DE102010031215B3 - Charge coupled device camera calibrating method, involves determining respective output signals of camera for different intensities of micro-optical element, where linearity characteristic of camera is determined from output signals - Google Patents

Charge coupled device camera calibrating method, involves determining respective output signals of camera for different intensities of micro-optical element, where linearity characteristic of camera is determined from output signals Download PDF

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Abstract

The method involves irradiating a micro-optical element (110) such as diffractive optic element (DOE) or refractive optic element (ROE), with light of two different intensities from a light source, where the light source includes wavelength less than 200 Nm. Respective output signals of a charge coupled device (CCD) camera (130) for the different intensities of the micro-optical element are determined. A linearity characteristic of the CCD camera is determined from the output signals. An independent claim is also included for an arrangement for calibrating a CCD camera.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Kalibrierung einer CCD-Kamera.The invention relates to a method and an arrangement for calibrating a CCD camera.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kalibrierung einer CCD-Kamera für den Einsatz bei Wellenlängen unterhalb von 250 nm, wie sie z. B. in der Mikrolithographie verwendet werden.In particular, the invention relates to a method for calibrating a CCD camera for use at wavelengths below 250 nm, as z. B. be used in microlithography.

Die Verwendung einer CCD-Kamera zur Kalibration eines optischen Elements ist aus der US2009/0008580 A1 bekannt.The use of a CCD camera for calibrating an optical element is from the US2009 / 0008580 A1 known.

Die generelle Kalibration von Strahlungsdetektoren ist in der WO2003/076885 A1 und der US 6,900,756 B2 beschrieben. So zeigt zum Beispiel die WO2003/076885 A1 die Kalibration von Infrarotdetektoren und die US 6,900,756 B2 die Kalibration von Radiometern.The general calibration of radiation detectors is in the WO2003 / 076885 A1 and the US 6,900,756 B2 described. So shows, for example, the WO2003 / 076885 A1 the calibration of infrared detectors and the US 6,900,756 B2 the calibration of radiometers.

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.Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is hereby projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective in order to place the mask structure onto the mask transfer photosensitive coating of the substrate.

In der Praxis besteht häufig ein Bedarf, die mittels mikrooptischer Elemente (z. B. eines diffraktiven optischen Elementes, kurz: DOE) erzeugte Fernfeldwinkelverteilung, welche z. B. in der Mikrolithographie zur Einstellung gewünschter Beleuchtungssettings in der Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung dient, mit möglichst hoher Genauigkeit zu vermessen.In practice, there is frequently a need for the far field angle distribution generated by means of microoptical elements (eg a diffractive optical element, in short: DOE), which z. B. in the microlithography for setting desired illumination settings in the pupil plane of the illumination device is used to measure with the highest possible accuracy.

In 4 ist ein hierzu verwendeter Prüfstand zur Vermessung eines mikrooptischen Elementes 10 schematisch dargestellt. Der Prüfstand weist eine CCD-Kamera 30 sowie eine Fourieroptik 20 auf, welche die durch das zu vermessende mikrooptische Element (im Beispiel ein DOE) 10 erzeugte Intensitätsverteilung auf die CCD-Kamera 30 abbildet, wobei die durch das DOE 10 erzeugte Variation der Strahlwinkel durch die Fourieroptik 20 in eine Variation des Ortes auf der CCD-Kamera 30 abgebildet wird.In 4 is a test stand used for measuring a micro-optical element 10 shown schematically. The test bench has a CCD camera 30 and a Fourier optics 20 on which the through the to be measured micro-optical element (in the example a DOE) 10 generated intensity distribution on the CCD camera 30 which maps through the DOE 10 generated variation of the beam angle through the Fourier optics 20 in a variation of the location on the CCD camera 30 is shown.

Hierbei tritt jedoch das Problem auf, dass die Genauigkeit der mittels der CCD-Kamera 30 gemessenen Intensitäten in Abhängigkeit vom Winkel nicht nur durch die vergleichsweise gut kalibrierbare Hellfeld- und Dunkelbildcharakteristik, sondern auch durch die sogenannte Linearität der CCD-Kamera 30 beeinflusst werden. Unter Linearität wird das Detektorsignal in Abhängigkeit von der Anzahl der einfallenden Photonen verstanden.Here, however, the problem arises that the accuracy of the CCD camera 30 measured intensities as a function of angle not only by the comparatively well calibrated bright field and dark image characteristics, but also by the so-called linearity of the CCD camera 30 to be influenced. Linearity means the detector signal as a function of the number of incident photons.

Eine lediglich beispielhafte Charakteristik einer CCD-Kamera ist schematisch in 5 gezeigt. Für eine ideale CCD-Kamera sollte die Funktion „Anzahl von Photonen vs. Detektorsignal” in 5 eine Gerade sein, die durch den Ursprung des Koordinatensystems verläuft. Hingegen weicht bei einer realen CCD-Kamera gemäß 5 diese Funktion signifikant von einem linearen Verlauf ab und verläuft zudem nicht durch den Ursprung des Koordinatensystems. Abhängig von der Anzahl der auf die CCD-Kamera einfallenden Photonen bzw. der Lichtintensität führt somit die unmittelbare Auswertung des Detektorsignals zu einem unterschiedlich großen Fehler bei der Intensitätsbestimmung.A merely exemplary characteristic of a CCD camera is shown schematically in FIG 5 shown. For an ideal CCD camera, the function "Number of photons vs. Detector signal "in 5 a straight line passing through the origin of the coordinate system. On the other hand differs in a real CCD camera according to 5 This function is significantly different from a linear progression and does not go through the origin of the coordinate system. Depending on the number of incident on the CCD camera photons or the light intensity thus the immediate evaluation of the detector signal leads to a different size error in the intensity determination.

Für eine Kalibrierung hinsichtlich des Linearitätsfehlers ist es grundsätzlich möglich, Filter unterschiedlicher Intensitätsabschwächungen einzusetzen, um anhand der erhaltenen Kalibrierungs-Messdaten jeweils eine Korrektur der im Prüfstand durchgeführten Messungen durchzuführen. Hierbei tritt jedoch im DUV-Bereich wie z. B. bei Wellenlängen von 248 nm oder 193 nm das Problem auf, dass verfügbare Abschwächungsfilter bei derart niedrigen Wellenlängen extrem abhängig von den Umweltbedingungen sind, wobei zudem die Filtereigenschaften sich auch unter DUV-Bestrahlung im laufenden Betrieb noch verändern können.For a calibration with regard to the linearity error, it is fundamentally possible to use filters of different intensity attenuation in order in each case to carry out a correction of the measurements carried out in the test bench on the basis of the calibration measurement data obtained. However, this occurs in the DUV area such. At wavelengths of 248 nm or 193 nm, for example, the problem is that available attenuation filters at such low wavelengths are extremely dependent on environmental conditions, and, in addition, the filter characteristics may still change under DUV irradiation during operation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Kalibrierung einer CCD-Kamera bereitzustellen, welche eine zuverlässige Kalibrierung auch bei Wellenlängen unterhalb von 250 nm ermöglichen.The object of the present invention is to provide a method and an arrangement for calibrating a CCD camera, which enable a reliable calibration even at wavelengths below 250 nm.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie die Anordnung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 10 gelöst.This object is achieved by the method according to the features of the independent claim 1 and the arrangement according to the features of the independent claim 10.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kalibrierung einer CCD-Kamera, wobei die CCD-Kamera im Fernfeld eines von einer Lichtquelle bestrahlten mikrooptischen Elementes zur Erzeugung einer winkelabhängigen Intensitätsverteilung angeordnet wird, weist folgende Schritte auf:

  • – Bestrahlen des mikrooptischen Elementes mit wenigstens zwei unterschiedlichen Intensitäten;
  • – Ermitteln der jeweiligen Ausgangssignale der CCD-Kamera für diese unterschiedlichen Intensitäten; und
  • – Bestimmen einer Linearitätscharakteristik der CCD-Kamera aus diesen Ausgangssignalen.
An inventive method for calibrating a CCD camera, wherein the CCD camera is arranged in the far field of a micro-optical element irradiated by a light source for generating an angle-dependent intensity distribution comprises the following steps:
  • - irradiating the micro-optical element with at least two different intensities;
  • - Determining the respective output signals of the CCD camera for these different intensities; and
  • - Determining a linearity characteristic of the CCD camera from these output signals.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, bei der Kalibrierung einer CCD-Kamera deren Linearitätscharakteristik dadurch zu ermitteln, dass zur Erzeugung einer Variation der Intensitätsverteilung, mit der die CCD-Kamera bei der Kalibrierung bestrahlt wird, die durch ein mikrooptisches Element bereitgestellte örtliche Variation der Lichtintensität genutzt wird, wobei dieses mikrooptisches Element seinerseits mit wenigstens zwei unterschiedlichen Intensitäten bestrahlt wird, um Aufschluss über die Linearitätscharakteristik zu erhalten.The invention is based in particular on the concept, in the calibration of a CCD camera, of determining its linearity characteristic in that, in order to produce a variation of the intensity distribution with which the CCD camera is irradiated during the calibration, the local variation of the CCD provided by a microoptical element Light intensity is used, this micro-optical element in turn is irradiated with at least two different intensities to obtain information about the linearity characteristic.

Als mikrooptisches Element kann z. B. ein diffraktives optisches Element (DOE), ein refraktives optisches Element (ROE) oder ein computergeneriertes Hologramm (CGH) verwendet werden. Die durch ein solches mikrooptisches Element bereitgestellte örtliche Variation der Lichtintensität hat gegenüber eine (grundsätzlich ebenfalls nutzbaren) zeitlichen Variation der Intensität den Vorteil, dass geringere Anforderungen an die zeitliche Konstanz der Lichtquelle gestellt sind.As a micro-optical element z. As a diffractive optical element (DOE), a refractive optical element (ROE) or a computer-generated hologram (CGH) can be used. The local variation of the light intensity provided by such a microoptical element has the advantage over a temporal variation of the intensity (basically likewise usable) that lower demands are placed on the temporal constancy of the light source.

Gemäß einer Ausführungsform besitzt die winkelabhängige Intensitätsverteilung einen im Wesentlichen kontinuierlichen, insbesondere rampenförmigen Verlauf. Dies hat etwa im Vergleich zur Verwendung einer diskreten Intensitätsverteilung (mit nur zwei oder mehreren diskreten Intensitätswerten) den Vorteil, dass auch die bei der erfindungsgemäßen Kalibrierung ermittelt Linearitätscharakteristik kontinuierlich (und nicht nur an verschiedenen diskreten Intensitätswerten) vorliegt.According to one embodiment, the angle-dependent intensity distribution has a substantially continuous, in particular ramp-shaped course. This has the advantage, for example, in comparison with the use of a discrete intensity distribution (with only two or more discrete intensity values), that the linearity characteristic determined during the calibration according to the invention is also continuous (and not only at different discrete intensity values).

Gemäß einer Ausführungsform weist das Licht der Lichtquelle eine Wellenlänge von weniger als 250 nm, insbesondere weniger als 200 nm, auf.According to one embodiment, the light of the light source has a wavelength of less than 250 nm, in particular less than 200 nm.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt der Schritt des Bestrahlens des mikrooptischen Elementes mit wenigstens zwei unterschiedlichen Intensitäten unter Verwendung von Filtern mit unterschiedlichem Transmissionsgrad.According to one embodiment, the step of irradiating the micro-optical element with at least two different intensities is performed using filters of different transmittance.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bestrahlens des mikrooptischen Elementes mit wenigstens zwei unterschiedlichen Intensitäten ein Ansteuern der Lichtquelle zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtintensitäten.According to one embodiment, the step of irradiating the microoptical element with at least two different intensities comprises activating the light source to generate different light intensities.

Gemäß einer Ausführungsform werden die vorstehend beschriebenen Kalibrierungsschritte für voneinander verschiedene Bestrahlungspositionen der CCD-Kamera durchgeführt. Hierzu kann insbesondere das mikrooptische Element gedreht werden.According to one embodiment, the above-described calibration steps are performed for mutually different irradiation positions of the CCD camera. For this purpose, in particular the micro-optical element can be rotated.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Kalibrierung einer CCD-Kamera, welche dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. Zu weiteren Ausgestaltungen sowie Vorteilen wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen.The invention further relates to an arrangement for calibrating a CCD camera, which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims. For further embodiments and advantages, reference is made to the above statements in connection with the method according to the invention.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Kalibrierung einer CCD-Kamera; 1 a schematic representation of an inventive arrangement for calibration of a CCD camera;

2 eine beispielhafte winkelabhängige Intensitätsverteilung eines in der Anordnung von 1 verwendbaren mikrooptischen Elementes; 2 an exemplary angle-dependent intensity distribution in the arrangement of 1 usable micro-optical element;

3 beispielhafte bei der erfindungsgemäßen Kalibrierung aufgenommene Messkurven; 3 exemplary measured curves recorded during the calibration according to the invention;

4 eine schematische Darstellung eines Prüfstandes zur Vermessung eines mikrooptischen Elementes in Form eines DOE's; sowie 4 a schematic representation of a test stand for measuring a micro-optical element in the form of a DOE's; such as

5 eine beispielhafte Charakteristik einer CCD-Kamera. 5 an exemplary characteristic of a CCD camera.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird gemäß 1 eine zu kalibrierende CCD-Kamera 130 im Fernfeld eines von einer Lichtquelle bestrahlten mikrooptischen Elementes 110 zur Erzeugung einer winkelabhängigen Intensitätsverteilung angeordnet. Dabei kann als mikrooptisches Element 110 beispielsweise ein computergeneriertes Hologramm (CGH) verwendet werden, welches gemäß 2 eine in Abhängigkeit vom Winkel kontinuierlich variierende, insbesondere rampenförmige Intensitätsverteilung erzeugt. Die durch das mikrooptische Element 110 erzeugte Variation der Strahlwinkel wird durch eine Fourieroptik 120 in eine Variation des Ortes auf der CCD-Kamera 130 abgebildet.In a method according to the invention is according to 1 a CCD camera to be calibrated 130 in the far field of a micro-optical element irradiated by a light source 110 arranged to produce an angle-dependent intensity distribution. It can be used as a micro-optical element 110 For example, a computer-generated hologram (CGH) may be used which is designed according to 2 generates a depending on the angle continuously varying, in particular ramp-shaped intensity distribution. The through the micro-optical element 110 Variation of the beam angle generated by a Fourier optics 120 in a variation of the location on the CCD camera 130 displayed.

Sodann werden wenigstens zwei unterschiedlichen Abschwächungen dieser Intensitätsverteilung erzeugt, was im Ausführungsbeispiel durch Anordnen unterschiedlich stark abschwächender Filter 140 im Strahlengang vor dem mikrooptischen Element 110 erfolgt. Anstelle der Verwendung von Filtern zur Erzeugung unterschiedlicher Abschwächungen der Intensitätsverteilung kann die Lichtquelle auch selbst variabel angesteuert bzw. unterschiedlich stark heruntergeregelt werden.Then, at least two different attenuations of this intensity distribution are generated, which in the exemplary embodiment by arranging differently strongly attenuating filters 140 in the beam path in front of the micro-optical element 110 he follows. Instead of using filters to produce different attenuations of the intensity distribution, the light source itself can also be controlled variably or regulated down to different levels.

Mittels der CCD-Kamera 130 werden für die so erzielten unterschiedlichen Abschwächungen jeweils die entsprechenden Messkurven im Fernfeld des mikrooptischen Elementes 110 ermittelt. Ein beispielhaftes Ergebnis ist in 3 gezeigt, wobei die Kurve „A” für eine Anordnung ohne Intensitätsabschwächung und die Kurven „B”, „C”, „D” und „E” in dieser Reihenfolge für Filter mit (nominellen) Transmissionsgraden von 50%, 40%, 5% bzw. 1% erhalten wurden. Dabei ist auf der vertikalen Achse logarithmisch die relative (d. h. auf den maximal erhaltenen Intensitätswert normierte) Intensität und auf der horizontalen Achse der Strahlwinkel (oder entsprechend der Ort auf der CCD-Kamera 130) aufgetragen.By means of the CCD camera 130 For each of the different attenuations thus achieved, the respective measured curves are in the far field of the micro-optical element 110 determined. An exemplary result is in 3 with the curve "A" for an arrangement without intensity attenuation and the curves "B", "C", "D" and "E" in this order for filters with (nominal) transmittances of 50%, 40%, 5% or 1% were obtained. In this case, on the vertical axis logarithmically the relative (ie normalized to the maximum intensity value) intensity and on the horizontal axis of the beam angle (or according to the location on the CCD camera 130 ) applied.

Bereits eine grobe Betrachtung zeigt, dass die Kurven „A”, „B” und „C” im Wesentlichen den gleichen Verlauf besitzen, was bedeutet, dass die CCD-Kamera 130 in diesem Bereich im Wesentlichen noch ein lineares Verhalten besitzt. Demgegenüber äußert sich ein nicht-lineares Verhalten der CCD-Kamera 130 darin, die Steigung der Messkurve sich ändert (vgl. Kurve „D”) oder die Messkurve sogar einen gebogenen Verlauf besitzt (vgl. Kurve „E”), was durch den anhand von 5 beschriebenen und bei niedrigen Intensitäten eintretenden Sättigungseffekt erklärbar ist.Already a rough examination shows that the curves "A", "B" and "C" have essentially the same course, which means that the CCD camera 130 essentially still has a linear behavior in this area. In contrast, a non-linear behavior of the CCD camera manifests itself 130 therein, the slope of the trace changes (see curve "D") or the trace even has a curved course (see curve "E"), which is determined by the 5 described and occurring at low intensities saturation effect can be explained.

Aus der gemessenen Kurvenschar der Kurven „A”–„E” kann nun z. B. numerisch der Linearitätsverlauf der CCD-Kamera berechnet und entsprechend kalibriert werden. Dies kann wie im Folgenden skizziert z. B. durch Berechnung der Koeffizienten b_i eines „Linearitätspolynoms” erfolgen.From the measured set of curves of the curves "A" - "E" can now z. B. calculated numerically the linearity of the CCD camera and calibrated accordingly. This can be sketched as below. B. by calculating the coefficients b_i a "linearity polynomial" done.

Im Weiteren wird mit I_DOE(x, y) die Fernfeldverteilung des mikrooptischen Elementes 110 (z. B. DOE's) bezeichnet, welche beispielsweise durch Parameter c1 und c2 (entsprechend zwei unterschiedlichen durch das DOE winkelabhängig eingestellten Lichtintensitäten) charakterisiert sein kann. Im Falle der Verwendung eines mikrooptischen Elementes 110 mit kontinuierlichem Verlauf der winkelabhängigen Intensitätsverteilung wie z. B. in 2 liegen nicht nur zwei, sondern unendlich viele Parameter vor.In addition, with I_DOE (x, y), the far-field distribution of the micro-optical element 110 (for example, DOEs), which may be characterized, for example, by parameters c1 and c2 (corresponding to two different light intensities set angularly by the DOE). In case of using a micro-optical element 110 with a continuous course of the angle-dependent intensity distribution such. In 2 There are not just two, but infinitely many parameters.

Dann gilt für die Intensitätsverteilung des auf die CCD-Kamera 130 auftreffenden Lichtes nach (lediglich nomineller, tatsächlich unbekannter, durch den jeweiligen Filter 140 erzielten) Abschwächung a_i: I_in(x, y) = a_i·I_DOE(x, y) (1) Then apply to the intensity distribution of the on the CCD camera 130 incident light (only nominal, actually unknown, through the respective filter 140 achieved) attenuation a_i: I_in (x, y) = a_i * I_DOE (x, y) (1)

Die Linearität der CCD-Kamera kann nach einem Polynom mit Koeffizienten b_i entwickelt und wie folgt geschrieben werden: I_out(x, y) = b_0 + b_1·I_in(x, y) + b_2·I_in(x, y)2 + ... (2) The linearity of the CCD camera can be developed according to a polynomial with coefficients b_i and written as follows: I_out (x, y) = b_0 + b_1 * I_in (x, y) + b_2 * I_in (x, y) 2 + ... (2)

I_out(x, y) entspricht hierbei dem von der CCD-Kamera gemessenen Detektorsignal, welches z. B. einem die numerische Berechnung durchführenden Rechner in Form der (mit unterschiedlicher Abschwächung der durch das mikrooptische Element erzeugten Intensitätsverteilung gemessenen) Messkurven zugeführt wird. Weitere Eingabegrößen sind sowohl die nominellen Abschwächungen a_i (der jeweiligen Filter 140) als auch die die Fernfeldverteilung charakterisierenden Parameter (im o. g. Beispiel die Parameter c1 und c2). Der Zusammenhang zwischen I_out(x, y) und I_in(x, y) ist durch über die Parameter b_0, b_1, b_2,... beschriebene Linearitätscharakteristik der CCD-Kamera 130 gegeben.I_out (x, y) corresponds to the detector signal measured by the CCD camera, which z. B. is fed to a numerical calculation computer in the form of (measured with different attenuation of the intensity distribution generated by the micro-optical element) measured curves. Further input quantities are the nominal attenuations a_i (of the respective filters 140 ) as well as the parameters characterizing the far field distribution (in the above example the parameters c1 and c2). The relationship between I_out (x, y) and I_in (x, y) is due to the linearity characteristic of the CCD camera described by the parameters b_0, b_1, b_2, 130 given.

Als Ergebnis der numerischen Berechnung werden die bestpassenden Werte für die Parameter b_0, b_1, b_2,... (und damit die Linearität der CCD-Kamera) als auch für die Abschwächungen a_i und die Parameter c1, c2 erhalten. Im Falle einer CCD-Kamera mit perfekt linearem Verhalten sind die Parameter b_2, b_3,... gleich Null, bei einer CCD-Kamera ohne Offset (oder „Dunkelstrom”) ist auch der Parameter b_0 gleich Null.As a result of the numerical calculation, the best matching values for the parameters b_0, b_1, b_2, ... (and thus the linearity of the CCD camera) as well as for the attenuations a_i and the parameters c1, c2 are obtained. In the case of a CCD camera with perfectly linear behavior, the parameters b_2, b_3,... Are equal to zero; for a CCD camera without offset (or "dark current"), the parameter b_0 is also equal to zero.

In einem einfachen Rechenbeispiel kann etwa für eine CCD-Kamera 130 ohne Intensitätsabschwächung beim Parameter c1 (bzw. für eine erste durch das DOE 110 winkelabhängig eingestellte Lichtintensität) ein Detektorsignal von 30.000 (Impulse bzw. „counts”) und beim Parameter c2 bzw. für eine zweite durch das DOE 110 winkelabhängig eingestellte Lichtintensität ein Detektorsignal von 60.000 ermittelt werden. Verwendet man nun für die gleiche Fernfeldverteilung einen Filter 140 mit einem nominellen Transmissionsgrad von 50%, so wird beim Parameter c1 ein Detektorsignal von 10.000 und beim Parameter c2 ein Detektorsignal von 20.000 ermittelt. Für dieses Beispiel ergibt sich, dass die CCD-Kamera 130 sich linear im Bereich bis zu 10.000 verhält, wobei der Filter einen (tatsächliche) Transmissionsgrad von ca. 33.3% besitzt.In a simple calculation example can be about for a CCD camera 130 without intensity attenuation at the parameter c1 (or for a first by the DOE 110 angle-dependent set light intensity) a detector signal of 30,000 (pulses or "counts") and the parameter c2 or for a second by the DOE 110 angle-dependent set light intensity, a detector signal of 60,000 can be determined. If one uses now for the same far field distribution a filter 140 with a nominal transmittance of 50%, a detector signal of 10,000 is determined for parameter c1 and a detector signal of 20,000 for parameter c2. For this example, it follows that the CCD camera 130 is linear in the range up to 10,000, the filter has a (actual) transmittance of about 33.3%.

Vorzugsweise wird das vorstehend beschriebene Kalibrierverfahren an verschiedenen Stellen bzw. Bestrahlungspositionen der CCD-Kamera 130 durchgeführt, was z. B. durch Drehen des mikrooptischen Elementes 110 erfolgen kann. Auf diese Weise kann möglichen Änderungen der Linearität der CCD-Kamera 130 von Pixel zu Pixel Rechnung getragen werden.Preferably, the calibration method described above becomes at different locations or irradiation positions of the CCD camera 130 performed what z. B. by rotating the micro-optical element 110 can be done. In this way, possible changes in the linearity of the CCD camera 130 from pixel to pixel.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination 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.While the invention has been described with reference to specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments will become apparent to those skilled in the art. B. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

Claims (10)

Verfahren zur Kalibrierung einer CCD-Kamera, wobei die CCD-Kamera im Fernfeld eines von einer Lichtquelle bestrahlten mikrooptischen Elementes zur Erzeugung einer winkelabhängigen Intensitätsverteilung angeordnet wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Bestrahlen des mikrooptischen Elementes (110) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Intensitäten; b) Ermitteln der jeweiligen Ausgangssignale der CCD-Kamera (130) für diese unterschiedlichen Intensitäten; und c) Bestimmen einer Linearitätscharakteristik der CCD-Kamera (130) aus diesen Ausgangssignalen.Method for calibrating a CCD camera, wherein the CCD camera is arranged in the far field of a microoptical element irradiated by a light source for producing an angle-dependent intensity distribution, the method comprising the following steps: a) irradiating the microoptical element ( 110 ) with at least two different intensities; b) determining the respective output signals of the CCD camera ( 130 ) for these different intensities; and c) determining a linearity characteristic of the CCD camera ( 130 ) from these output signals. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die winkelabhängige Intensitätsverteilung einen im Wesentlichen kontinuierlichen, insbesondere rampenförmigen Verlauf besitzt.A method according to claim 1, characterized in that the angle-dependent intensity distribution has a substantially continuous, in particular ramp-shaped course. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als mikrooptisches Element (110) ein diffraktives optisches Element (DOE) oder ein refraktives optisches Element (ROE) verwendet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that as a micro-optical element ( 110 ) a diffractive optical element (DOE) or a refractive optical element (ROE) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als mikrooptisches Element (110) ein computergeneriertes Hologramm (CGH) verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as a micro-optical element ( 110 ) a computer generated hologram (CGH) is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Lichtquelle eine Wellenlänge von weniger als 250 nm, insbesondere weniger als 200 nm, aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the light of the light source has a wavelength of less than 250 nm, in particular less than 200 nm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) des Bestrahlens des mikrooptischen Elementes (110) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Intensitäten unter Verwendung von Filtern mit unterschiedlichem Transmissionsgrad erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the step a) of irradiating the micro-optical element ( 110 ) with at least two different intensities using filters of different transmittance. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) des Bestrahlens des mikrooptischen Elementes (110) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Intensitäten ein Ansteuern der Lichtquelle zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtintensitäten umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the step a) of irradiating the micro-optical element ( 110 ) comprising at least two different intensities driving the light source to produce different light intensities. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a)–c) für voneinander verschiedenen Bestrahlungspositionen der CCD-Kamera durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steps a) -c) are performed for mutually different irradiation positions of the CCD camera. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu das mikrooptische Element (110) gedreht wird.A method according to claim 8, characterized in that for this purpose the micro-optical element ( 110 ) is rotated. Anordnung zur Kalibrierung einer CCD-Kamera, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Arrangement for calibrating a CCD camera, characterized in that the arrangement is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.
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