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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung einer Lichtstrahlenbündelanordnung mit mehreren nebeneinander angeordneten Lichtstrahlenbündeln sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für Mikrolithographie mit einer Mehrfachspiegelanordnung, die von einer Mehrzahl von Lichtstrahlenbündeln beleuchtet wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beeinflussung einer Lichtstrahlenbündelanordnung mit mehreren nebeneinander angeordneten Lichtstrahlenbündeln, insbesondere eine Beeinflussung hinsichtlich der Änderung der Polarisationsrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie werden eingesetzt, um in der Mikroelektronik oder in der Nanotechnik Strukturen kleinster Dimensionen zu erzeugen. Entsprechend ist es erforderlich, dass mit höchster Genauigkeit Strukturen abgebildet werden können. Zu diesem Zweck müssen in Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie häufig Aktuatoren eingesetzt werden, um bestimmte Komponenten exakt zu positionieren.
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Ein Beispiel ist bei einer Beleuchtungseinheit gegeben, bei welcher eine Vielzahl von Lichtstrahlenbündeln, die in zwei Dimensionen nebeneinander angeordnet sind, auf ein Feld von ebenfalls zweidimensional nebeneinander angeordneten Mikrospiegeln einer Mehrfachspiegelanordnung geleitet werden, um einen entsprechenden Beleuchtungsstrahl zu formen. Bei einer derartigen Beleuchtungseinheit sollen die einzelnen Lichtstrahlenbündel in ihrer Polarisationsrichtung verändert werden. Zu diesem Zweck müssen Polarisatoren, beispielsweise in Form von Polarisationsrotatorplatten im Strahlengang der Lichtstrahlenbündelanordnung bzw. in den Strahlengängen der einzelnen Lichtstrahlenbündel positioniert werden.
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Da die exakte Positionierung von entsprechenden Komponenten in oben beschriebenen, optischen Anlagen einen hohen Aufwand und somit hohe Kosten verursacht, besteht die Notwendigkeit, hierfür einfache Lösungen zu suchen. Stand der Technik hierzu sind
US 2004/0239904 A1 ,
DE 10043315 C1 und
US 6404499 B1 .
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine einfache Möglichkeit zur Positionierung und Anordnung von optischen Elementen in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie und insbesondere zur Anordnung eines optischen Elements zur Beeinflussung einer Lichtstrahlenbündelanordnung mit mehreren nebeneinander angeordneten Lichtstrahlenbündeln zu schaffen.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung geht von der Annahme aus, dass eine einfache und zugleich exakte Positionierung eines optischen Elements zur Beeinflussung einer Lichtstrahlenbündelanordnung mit mehreren nebeneinander angeordneten Lichtstrahlenbündeln dadurch erreicht werden kann, dass durch eine Messeinrichtung eine Intensitätsveränderung durch einen lichtabsorbierenden Bereich, der an dem optischen Element angeordnet ist, erfasst und so die Anordnung des optischen Elements gesteuert werden kann.
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Entsprechend wird eine Vorrichtung zur Beeinflussung einer Lichtstrahlenbündelanordnung vorgeschlagen, bei welcher mindestens ein quer zu den Lichtstrahlbündeln verfahrbares optisches Element vorgesehen ist, welches mindestens einen lichtabsorbierenden Bereich aufweist. Die Anordnung der Lichtstrahlenbündel in der Lichtstrahlenbündelanordnung kann hierbei nicht nur eindimensional nebeneinander, sondern zweidimensional nebeneinander sein. Unter Licht wird darüber hinaus nicht nur Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich verstanden, sondern allgemein elektromagnetische Strahlung. Durch die Verfahrbarkeit des optischen Elements quer zu den Lichtstrahlenbündeln, also quer zur Strahlrichtung der Lichtstrahlenbündelanordnung, kann das optische Element in den Strahlengang der Lichtstrahlenbündelanordnung bzw. in einzelne Strahlengänge der Lichtstrahlenbündel eingefahren werden, um die entsprechenden Lichtstrahlenbündel bei der Transmission durch das optische Element zu beeinflussen. Weist das optische Element erfindungsgemäß einen lichtabsorbierenden Bereich auf, so kommt es durch den lichtabsorbierenden Bereich zu einer Abschattung im weiteren Strahlengang, die durch eine Messeinrichtung erfasst werden kann. Damit kann der entsprechende Ort des lichtabsorbierenden Bereichs ermittelt werden und über eine Steuereinheit kann der Antrieb des optischen Elements entsprechend gesteuert werden. Durch die unmittelbare Erfassung der Position des optischen Elements ist es möglich, die Antriebseinrichtung für das optische Element einfach zu gestalten und so den Aufwand für den Aktuator zur Bewegung und Positionierung des optischen Elements niedrig zu halten.
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Insbesondere können auch mehrere optische Elemente in Strahlrichtung der Lichtstrahlenbündel hintereinander angeordnet sein, die individuell oder zusammen verfahrbar sind. Bei einer gemeinsamen Bewegung der mehreren optischen Elemente genügt ein lichtabsorbierender Bereich auf einem der optischen Elemente, während bei individueller Beweglichkeit der optischen Elemente jedes der optischen Elemente mindestens einen lichtabsorbierenden Bereich aufweisen sollte.
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In diesem Fall können die lichtabsorbierenden Bereiche bei den einzelnen optischen Elementen an jeweils der selben Stelle angeordnet sein oder sie können sich in ihrer Position so unterscheiden, dass in keiner Position der optischen Elemente eine Überlappung der lichtabsorbierenden Bereiche in Strahlrichtung der Lichtstrahlenbündel auftritt, also bei jeglicher Kombination der Anordnungsmöglichkeiten der optischen Elemente im Strahlengang eine Überlappung der lichtabsorbierenden Bereiche in Strahlrichtung der Lichtstrahlenbündel vermieden wird. Dadurch ist eine einfache Identifizierung der Position der einzelnen optischen Elemente möglich.
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Durch die Erfindung kann zur exakten Positionierung des optischen Elements eine einfache Antriebseinrichtung, wie beispielsweise ein Schrittmotor, eingesetzt werden.
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Das optische Element kann insbesondere einen Polarisator, vorzugsweise in Form einer Polrotatorplatte sein, der bzw. die in einer Beleuchtungseinheit einer Projektionsbelichtungsanlage zur Polarisationseinstellung von Lichtstrahlenbündeln, die auf eine Mehrfachspiegelanordnung (Multi-Mirror-Array) gerichtet sind, eingesetzt wird.
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Entsprechend kann die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere bei einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Mehrfachspiegelanordnung eingesetzt werden, welche durch eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Lichtstrahlenbündeln beleuchtet wird, wobei in einer Pupillenebene der Projektionsbelichtungsanlage mehreren Lichtstrahlenbündel jeweils genau ein Bereich zugeordnet werden kann. Insbesondere können den Lichtstrahlenbündeln, die beeinflusst werden sollen, entsprechende Bereiche in einer Pupillenebene zugeordnet werden. Folglich kann in der Pupillenebene eine Messeinrichtung zur Messung der Lichtintensität vorgesehen werden, wie dies bei der Vorrichtung zur Beeinflussung einer Lichtstrahlenbündelanordnung erfindungsgemäß vorgesehen ist. Insbesondere kann auch eine Messeinrichtung verwendet werden, die bereits für andere Zwecke im Bereich der Pupillenebene einer Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt wird. Auf diese Weise lässt sich der Aufwand für die exakte Positionierung der Polarisatoren in einer Beleuchtungseinheit einer Projektionsbelichtungsanlage weiter reduzieren.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
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1 einen Teil einer Beleuchtungseinheit einer Projektionsbelichtungsanlage;
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2 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Beleuchtungseinheit einer Projektionsbelichtungsanlage in einer Draufsicht ähnlich zu der aus 1;
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3 eine Ansicht der Vorrichtung aus 2 zweimal um 90° gedreht (um 90° verdrehte Seitenansicht in Richtung des einfallenden Lichts);
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4 eine Darstellung ähnlich der 3 mit Kennzeichnung der lichtabsorbierenden Bereiche;
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5 eine Darstellung einer Pupillenebene, die zu der in 4 gezeigten Beleuchtungseinheit gehört, mit Kennzeichnung der zueinander gehörigen Kanäle des Strahlengangs und Bereiche der Pupillenebene;
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6 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Beleuchtungseinheit einer Projektionsbelichtungsanlage gemäß der Darstellung der 3 und 4 mit Kennzeichnung der lichtabsorbierenden Bereiche; und in
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7 eine Darstellung einer Pupillenebene, die zu der Beleuchtungseinheit der 6 gehört, mit Kennzeichnung der zueinander gehörenden Kanäle des Strahlengangs und Bereiche der Pupillenebene.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich.
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Die 1 zeigt einen Teil einer Beleuchtungseinheit einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, bei welcher einfallendes Licht 1 auf einen sogenannten Fokussierarray 2, also ein Feld aus nebeneinander und hintereinander angeordneten Fokussierlinsen 3 trifft, um in eine entsprechende Strahlenbündelanordnung aus einer Vielzahl von zweidimensional nebeneinander angeordneten Lichtstrahlenbündeln 4 umgewandelt zu werden. Die Spiegel 8 der Mehrfachspiegelanordnung bilden ein Feld aus zweidimensional nebeneinander angeordneten Spiegeln 8. Durch die Spiegel 8 der Mehrfachspiegelanordnung 7 können die Lichtstrahlenbündel 4 in der gewünschten Weise abgelenkt werden, um einen Lichtstrahl zu formen, der dann für die Beleuchtung eines Retikels einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage Verwendung findet.
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Bei einer derartigen Anordnung ist ein Polarisator in Form einer Polarisationsrotatorplatte 5 vorgesehen, welche dafür sorgt, dass linear polarisiertes Licht der Projektionsbelichtungsanlage durch Drehen der Polarisationsrichtung verändert werden kann. Der Polarisator 5 kann durch eine lineare Bewegung quer zu den Lichtstrahlenbündeln 4 oder durch jede andere geeignete Bewegung, wie Schwenkbewegungen oder dergleichen, in den Strahlengang der einzelnen Lichtstrahlenbündel 4 gebracht werden, um für Lichtstrahlenbündel 4, die durch ihn hindurch treten, eine Drehung der Polarisationsrichtung zu bewirken.
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Wie sich aus 2 ergibt, sind in Strahlrichtung des Lichts 1 insbesondere drei Polarisatoren 5, 15 und 25 hintereinander angeordnet, die separat und unabhängig von einander in den Strahlengang eingefahren und wieder entfernt werden können.
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Die 3 zeigt die Anordnung aus Polarisatoren 5, 15 und 25 aus der Sicht des einfallenden Lichts 1, wobei die Darstellung zusätzlich um 90° um die Einfallsrichtung des Lichts gedreht worden ist. Entsprechend ist der Polarisator 5, der nur zur Hälfte in den Strahlengang aus der Vielzahl der nebeneinander angeordneten Lichtstrahlenbündel 4 eingefahren ist, im Bereich der unteren Hälfte der 3 zu sehen, während der etwas weiter eingefahrene Polarisator 15 oberhalb des Polarisators 5 zu sehen ist und der am meisten eingefahrene Polarisator 25 oberhalb der Polarisatoren 15 und 5 in 3 zu sehen ist. Für die den einzelnen Spiegeln 8 der Mehrfachspiegelanordnung zugeordneten Lichtstrahlenbündel können zweidimensional nebeneinander angeordnete, fiktive Kanäle 10 definiert werden, durch die die Lichtstrahlenbündel verlaufen.
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Entsprechend würden bei einer Positionierung der Polarisatoren 5, 15, 25 gemäß der Darstellung der 3 die Lichtstrahlenbündel, die in den Kanälen 10 der beiden oberen Kanalreihen der Mehrfachspiegelanordnung 7 verlaufen, in ihrer Polarisationsrichtung nicht beeinflusst, da sie keinen der Polarisatoren 5, 15 und 25 durchlaufen. Die Lichtstrahlenbündel, die durch die horizontalen Reihen Nr. 3 und 4 (gezählt von oben) der Kanäle 10 hindurch treten, passieren den Polarisator 25 und erfahren beispielsweise eine Drehung der Polarisationsrichtung um 45° durch die Polarisationsrotatorplatte des Polarisators 25.
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Die Lichtstrahlenbündel, die durch die Kanäle 10 der darunter angeordneten Reihe von Kanälen hindurchtritt, durchläuft nicht nur den Polarisator 25 sondern auch den Polarisator 15, sodass insgesamt eine Drehung der Polarisationsrichtung um 90° bewirkt wird, wenn auch der Polarisator 15 eine Polrotatorplatte umfasst, die eine Drehung in der gleichen Richtung wie der Polarisator 25 um 45° bewirkt.
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Entsprechend werden die Lichtstrahlenbündel, die durch die Kanäle 10 in den unteren drei dargestellten Kanalreihen hindurchtreten, durch das aufeinanderfolgende Durchlaufen von drei Polarisatoren, nämlich den Polarisatoren 5, 15 und 25 dreimal in Ihrer Polarisationsrichtung beeinflusst, beispielsweise gedreht.
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Durch die Verschiebung der Polarisatoren 5, 15, 25 lassen sich nun gezielt die Lichtstrahlenbündel, die durch verschiedene Kanäle 10 verlaufen, in ihrer Polarisationsrichtung beeinflussen. Entsprechend ist es erforderlich, dass die Polarisatoren 5, 15, 25 exakt positioniert werden können.
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Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Polarisatoren 5, 15, 25 lichtabsorbierende Bereiche 9, 19, 29 umfassen, beispielsweise in Form einer abgeschiedenen Metallschicht, wie beispielsweise Chrom oder dergleichen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 4 sind die lichtabsorbierenden Bereiche 9, 19, 29 bei den Polarisatoren 5, 15, 25 jeweils an der selben Stelle vorgesehen, nämlich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an der rechten oberen Ecke der Polrotatorplatten.
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Wie sich aus der 5 ergibt, kann jedem Kanal 10 in der Pupillenebene 12 ein bestimmter Bereich 11 zugeordnet werden, was durch die gleiche Bezeichnung mit Großbuchstaben A bis H gekennzeichnet ist.
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In der Pupillenebene 12 kann nunmehr eine Messeinrichtung angeordnet werden, die die Lichtintensität erfasst. Eine derartige Messeinrichtung kann beispielsweise auch für andere Zwecke in der Projektionsbelichtungsanlage bereits vorgesehen sein und für die vorliegende Erfindung mit genutzt werden. Durch die lichtabsorbierenden Bereiche 9, 19 und 29, die im Bereich der Kanäle C, E und F angeordnet sind, ist in der Pupillenebene 12 in den Bereichen 11, die mit C, E und F gekennzeichnet sind, keine oder eine geringere Strahlungsintensität festzustellen, sodass durch eine entsprechende Steuer- und/oder Auswerteeinheit, insbesondere in Form eines Datenverarbeitungsgeräts, welches entsprechend programmtechnisch eingerichtet ist, festgestellt werden kann, dass die Polarisatoren 5, 15, 25 mit ihren lichtabsorbierenden Bereichen 9, 19, 29 in entsprechenden Positionen im Strahlengang positioniert sein müssen.
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Da jedoch die lichtabsorbierenden Bereiche 9, 19, 29 der Polarisatoren 5, 15, 25 an jeweils der selben Stelle des Polarisators 5, 15, 25 vorgesehen sind, ist aus der Messung der Lichtintensität in der Pupillenebene 12 unmittelbar nicht feststellbar, welcher Polarisator für die Abdeckung welchen Bereichs 11 in der Pupillenebene 12 verantwortlich ist. Dies kann jedoch bei einer anfänglichen Justierung und Nachverfolgung der Bewegungen der Polarisatoren 5, 15, 25 ermittelt werden.
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Alternativ können die lichtabsorbierenden Bereiche 9, 19, 29 der hintereinander angeordneten Polarisatoren 5, 15, 25 an unterschiedlichen Stellen der Polarisatoren 5, 15, 25 vorgesehen sein, wie dies in 6 für die lichtabsorbierenden Bereiche 9', 19', 29 gezeigt ist. Während der lichtabsorbierende Bereich 29 des Polarisators 25 wiederum an der oberen rechten Ecke der Polrotatorplatte angeordnet ist, wie im Ausführungsbeispiel der 4, sind die lichtabsorbierenden Bereiche 9' des Polarisators 5 und 19' des Polarisators 15 an anderen Stellen angeordnet, und zwar insbesondere in einem Bereich, welcher um mindestens eine Kanalbreite zu den anderen lichtabsorbierenden Bereichen der übrigen Polarisatoren versetzt ist.
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Entsprechend wird der Polarisator 5 bei einer Ein- und Ausfahrbewegung lediglich die Kanäle 10, die mit dem Großbuchstaben A bis H bezeichnet sind, mit seinem lichtabsorbierenden Bereich 9' überdecken, während der Polarisator 15 mit seinem lichtabsorbierenden Bereich 19' die Kanäle 10 mit den Bezeichnungen A' bis H' überdecken kann und der Polarisator 25 mit seinem lichtabsorbierenden Bereich 29 die Kanäle 10, die mit A'' bis H'' gekennzeichnet sind. Entsprechend können in der Pupillenebene, die durch die lichtabsorbierenden Bereiche 9', 19', 29 hervorgerufenen Abschattungen genau von einander getrennt werden, da keine Überlappung statt finden kann, wie das beispielsweise bei dem Ausführungsbeispiel der 5 der Fall ist.
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Entsprechend kann durch die Erfassung der Lichtintensität in der Pupillenebene 12 die Position der einzelnen Polarisatoren 5, 15 und 25 ermittelt werden und entsprechend lässt sich die Bewegung der Polarisatoren 5, 15 und 25 steuern. Ist beispielsweise vorgesehen, dass der Polarisator 5, wie in 6 gezeigt, so weit in den Strahlengang der Strahlenbündelanordnung eingefahren werden soll, dass die Strahlenbündel, die durch die unteren drei Reihen der Kanäle 10 geführt werden, durch den Polarisator 5 laufen sollen, so wird der lichtabsorbierende Bereich 9' im Bereich des Kanals 10, der mit dem Großbuchstaben F gekennzeichnet ist, angeordnet. Zu diesem Zweck wird der Polarisator 5 durch eine Antriebseinrichtung, wie beispielsweise einen Schrittmotor oder dergleichen angetrieben, um eine lineare Bewegung durchzuführen, bis die Messeinrichtung in der Pupillenebene 12 feststellt, dass nunmehr der Bereich 11, der mit dem Großbuchstaben F in 7 gekennzeichnet ist, durch den lichtabsorbierenden Bereich 9' abgedeckt ist, sodass keine oder geringe Lichtintensität feststellbar ist. Entsprechend kann dann die Bewegung des Polarisators 5 gestoppt werden und der Polarisator 5 ist in der richtigen Position angeordnet. Dadurch lässt sich eine einfach gestaltete Antriebseinrichtung, wie beispielsweise ein Schrittmotor für eine exakte Positionierung des Polarisators 5 verwenden. In ähnlicher Weise werden die entsprechenden Polarisatoren 15 und 25 gesteuert und verfahren.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr die Erfindung auch in anderen Zusammenhängen einsetzbar ist und dass Abwandlungen in der Weise vorgenommen werden können, dass einzelne vorgestellte Merkmale weggelassen werden oder andersartige Kombinationen von vorgestellten Merkmalen verwirklicht werden, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen aller einzeln vorgestellten Merkmale ein.
