[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Linienoptiksystem zum Erzeugen einer definierten Laserlinie auf einer Arbeitsebene.

[0002] Ein solches Linienoptiksystem ist dem Grunde nach aus US 2006/182155 A1 bekannt.

[0003] Die linienförmige Laserbeleuchtung eines solchen Linienoptiksystems kann vorteilhaft dazu verwendet werden, um ein Werkstück thermisch zu bearbeiten. Das Werkstück kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial auf einer Glasplatte sein, die als Trägermaterial dient. Das Kunststoffmaterial kann insbesondere eine Folie sein, auf der organische lichtemittierende Dioden, sogenannte OLEDs, und/oder Dünnschichttransistoren hergestellt werden. OLED-Folien werden zunehmend für Displays in Smartphones, Tablet-PCs, Fernsehgeräten und anderen Geräten mit Bildschirmanzeige verwendet. Nach Herstellung der elektronischen Strukturen muss die Folie von dem Glasträger gelöst werden.

Dies kann mit einer Laserbeleuchtung in Form einer dünnen Laserlinie geschehen, die mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu der Glasplatte bewegt wird und dabei die Haftverbindung der Folie durch die Glasplatte hindurch löst. Eine derartige Anwendung wird in der Praxis häufig als LLO bzw. Laser Lift Off bezeichnet.

[0004] Eine weitere vielgenutzte Anwendung für die sequentielle Beleuchtung eines Werkstücks mit einer definierten Laserlinie kann das zeilenweise Aufschmelzen von amorphem Silizium auf einer Trägerplatte sein. Die Laserlinie wird auch hier mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu der Werkstückoberfläche bewegt. Durch das Aufschmelzen und anschließende Abkühlen kann das vergleichsweise kostengünstige amorphe Silizium in höherwertigeres polykristallines Silizium umgewandelt werden. Eine derartige Anwendung wird in der Praxis häufig als Solid State Laser Annealing SLA, als Sequential Lateral Solidification (SLS) oder als Excimer Laser Annealing (ELA) bezeichnet.

[0005] Für derartige Anwendungen wird eine Laserlinie auf der Arbeitsebene benötigt, die in der einen Richtung möglichst lang ist, um eine möglichst breite Arbeitsfläche zu erfassen, und die im Vergleich dazu in der anderen Richtung sehr kurz ist, um eine für den jeweiligen Prozess benötigte Energiedichte bereitzustellen. Wünschenswert ist dementsprechend eine lange, dünne Laserlinie mit einem sehr großen Aspektverhältnis von Linienlänge zu Linienbreite. Für typische Anwendungen kann eine Linienlänge von 100mm und mehr bei einer Linienbreite in einer Größenordnung von 20pm wünschenswert sein. Man bezeichnet die Richtung, in der die Laserlinie verläuft, üblicherweise als lange Achse (LA) und die Linienbreite als kurze Achse (SA, Short Axis)) des sogenannten Strahlprofils. In der Regel soll die Laserlinie in beiden Achsen einen definierten Intensitätsverlauf aufweisen. Wünschenswert ist häufig, dass die Laserlinie in der langen Achse ein möglichst rechteckiges oder trapezförmiges Intensitätsprofil besitzt, wobei Letzteres vorteilhaft sein kann, wenn mehrere Laserlinien zu einer längeren Gesamtlinie aneinandergesetzt werden sollen. In der kurzen Achse ist je nach Anwendung häufig ein rechteckförmiges Intensitätsprofil (sogenanntes Top Hat Profil) oder ein Gaußprofil gewünscht.

[0006] WO 2018/019374 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen einer solchen Laserlinie mit zahlreichen Details, die die Elemente der optischen Anordnung betreffen. Die optische Anordnung beinhaltet hier einen Kollimator, der einen Laserrohstrahl kollimiert, sowie einen Strahltransformator, einen Homogenisierer und eine Fokussierstufe. Der Strahltransformator nimmt den kollimierten Rohstrahl auf und weitet ihn in der langen Achse auf. Prinzipiell kann der Strahltransformator auch mehrere Laserrohstrahlen von mehreren Laserquellen aufnehmen und zu einem aufgeweiteten Laserstrahl mit höherer Leistung kombinieren. Der Homogenisierer erzeugt das gewünschte Strahlprofil in der langen Achse. Die Fokussierstufe fokussiert den umgeformten Laserstrahl auf eine definierte Position im Bereich der Arbeitsebene. Die bekannte Vorrichtung eignet sich für LLO- und SLA-Anwendungen und kann mit Laserstrahlung mit Wellenlängen aus dem Infrarotbereich (IR) bis hin zum ultravioletten Bereich (UV) implementiert werden.

[0007] Bei hoher Laserleistung kann es in Linienfokussystemen zu einer Veränderung der optischen Eigenschaften kommen. Gründe hierfür sind beispielsweise thermische Linsen der Optiken oder eine mechanische Ausdehnung aufgrund von Temperaturänderungen. Dies kann zu einer Verschiebung der Fokuslage der Laserlinie führen.

[0008] Dieses Problem ist bei Schneidoptiken und Linienfokussystemen bekannt. Zur Kompensation wurde bisher eine Fokussieroptik des Linienfokussystems auf Grundlage einer Kennlinie geregelt. Diese Kennlinie gibt die Position der Fokussieroptik an Abhängigkeit der Zeit an. Die Kennlinie wird im Voraus, beispielsweise in einem Kalibrationsprozess, bestimmt und kann beispielsweise in Form von Steuerdaten von einer Steuereinheit des Linienoptiksystems verwendet werden, um die Fokussieroptik im Betrieb zu Regeln.

[0009] Beispielsweise zeigt die Druckschrift DE 10 2018 200 078 A1 ein optisches System zum Erzeugen einer Beleuchtungslinie. Das optische System umfasst eine Laserstrahlquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls entlang einer optischen Achse. Ferner umfasst das optische System eine Strahlformungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Laserstrahl derart zu formen, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist, und eine im Strahlengang des Laserstrahls der Strahlformungseinrichtung nachgeordnete Abbildungseinrichtung (beispielsweise ein Fokussierungsobjektiv), die dazu eingerichtet ist, den so geformten Laserstrahl als eine Beleuchtungslinie abzubilden. Die Strahlformungseinrichtung umfasst mindestens eine Teleskopanordnung, welche eine erste Linsengruppe und eine zweite Linsengruppe umfasst, wobei die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe mindestens bezüglich der kurzen Achse eine optische Brechkraft aufweisen. Das optische System umfasst eine erste Bewegungseinrichtung zum Bewegen mindestens einer der ersten und zweiten Linsengruppe entlang der optischen Achse. Das optische System umfasst eine zweite Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Abbildungseinrichtung entlang der optischen Achse. Das optische System umfasst ferner eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die erste und zweite Bewegungseinrichtung so anzusteuern, dass die mindestens eine der ersten und zweiten Linsengruppe sowie die Abbildungseinrichtung bewegt wird, während die Laser- Strahlquelle den Laserstrahl erzeugt. Zur Steuerung der ersten und zweiten Bewegungseinrichtung sind Steuerdaten in einem Speicher der Steuereinheit gespeichert.

[0010] Die bekannten Linienoptiksysteme lassen aber noch Raum für Verbesserungen, insbesondere hinsichtlich der Regelung der Fokussieroptik.

[0011] Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Linienoptiksystem bereitzustellen, das eine verbesserte Regelung der Fokussieroptik aufweist.

[0012] Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt durch ein Linienoptiksystem zum Erzeugen einer definierten Laserlinie auf einer Arbeitsebene gelöst. Das Linienoptiksystem weist mindestens eine Laserlichtquelle zum Erzeugen mindestens eines Laserstrahls, eine optische Anordnung, ein Kamerasystem und eine Steuereinrichtung auf. Die optische Anordnung ist dazu eingerichtet, aus dem mindestens einen Laserstrahl einen Beleuchtungsstrahl entlang eines Strahlengangs zu erzeugen, wobei der Beleuchtungsstrahl eine Strahlrichtung definiert, die die Arbeitsebene schneidet, wobei der Beleuchtungsstrahl im Bereich der Arbeitsebene die definierte Laserlinie ausbildet, wobei die optische Anordnung in dem Strahlengang eine Fokussiereinheit mit einem Fokussierobjektiv zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahls aufweist, wobei das Fokussierobjektiv parallel zur Strahlrichtung bewegbar ist. Das Kamerasystem ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl an mindestens drei definierten Positionen strahlabwärts des Fokussierobjektiv zu beobachten, wobei der Beleuchtungsstrahl an jeder der mindestens drei definierten Positionen einen Fokuszustand aufweist. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, auf Grundlage der Fokuszustände an den mindestens drei definierten Positionen eine Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs zu bestimmen und eine Position des Fokussierobjektivs parallel zur Strahlrichtung derart zu regeln, dass die Fokusposition in die Arbeitsebene angeordnet ist.

[0013] Die mindestens eine Laserlichtquelle kann eine UV-Laserlichtquelle zum Erzeugen eines UV-Laserstrahls oder eine IR-Laserlichtquelle zur Erzeugung eines IR-Laserstrahls sein. Die mindestens eine Laserlichtquelle kann dazu eingerichtet sein, mehr als einen Laser- strahl zu erzeugen. Insbesondere kann eine Mehrzahl von Laserlichtquellen vorgesehen sein, wobei jede Laserlichtquelle dazu eingerichtet ist, jeweils einen Laserstrahl zu erzeugen.

[0014] Die optische Anordnung ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl aus dem mindestens einen Laserstrahl entlang eines Strahlengangs zu erzeugen. Der Beleuchtungsstrahl hat im Bereich der Arbeitsebene ein linienförmiges Strahlprofil. Der Beleuchtungsstrahl erzeugt somit in der Arbeitsebene die definierte Laserlinie. Mit anderen Worten besitzt der Beleuchtungsstrahl im Bereich der Arbeitsebene ein Strahlprofil, das senkrecht zu der Strahlrichtung eine lange Achse mit einer Langachsstrahl breite und eine kurze Achse mit einer Kurzachsstrahlbreite aufweist. Zum Erzeugen des Beleuchtungsstrahls aus dem mindestens einen Laserstrahl kann die optische entlang des Strahlengangs eine Reihe von strahlführenden und strahlformenden Optiken aufweisen. Die optische Anordnung kann zudem relativ zu der Arbeitsebene entlang einer Bewegungsrichtung, vorzugsweise parallel zu der Arbeitsebene, bewegbar sein, um ein Werkstück mit Hilfe des Beleuchtungsstrahls zu bearbeiten.

[0015] Die optische Anordnung weist die Fokussiereinheit auf. Die Fokussiereinheit ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl zu fokussieren. Insbesondere kann die Fokussiereinheit den Beleuchtungsstrahl in der Richtung der kurzen Achse fokussieren. Mit anderen Worten dient die Fokussiereinheit zur Fokussierung der kurzen Achse der Laserlinie. Die Fokussiereinheit ist vorzugsweise im Strahlengang nach den strahlführenden und strahlformenden Optiken angeordnet.

[0016] Zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahls weist die Fokussiereinheit ein Fokussierobjektiv auf. Das Fokussierobjektiv kann eine oder mehrere Optiken aufweisen. Der Fokus des Fokussierobjektivs liegt an einer Fokusposition strahlabwärts des Fokussierobjektivs. Mit anderen Worten ist die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs die Position strahlabwärts des Fokussierobjektivs, an der das Fokussierobjektiv den Beleuchtungsstrahl fokussiert. Die Fokusposition definiert somit einen Abstand strahlabwärts zu dem Fokussierobjektiv, an dem der Fokus des Fokussierobjektivs liegt. Der Begriff „strahlabwärts“ ist bezüglich des Strahlengangs und der Strahlrichtung des Beleuchtungsstrahls zu verstehen und bedeutet, dass etwas im Strahlengang bzw. in Strahlrichtung nachfolgend angeordnet ist. Mit anderen Worten liegt die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs im Strahlengang bzw. in Strahlrichtung des Beleuchtungsstrahls nach, sprich hinter, dem Fokussierobjektiv.

[0017] Das Fokussierobjektiv ist des Weiteren parallel zur Strahlrichtung bewegbar. Mit anderen Worten ist das Fokussierobjektiv so gelagert, dass es parallel zur Strahlrichtung bewegt werden kann. Zur Bewegung des Fokussierobjektivs kann die Fokussiereinheit beispielsweise eine Bewegungseinrichtung aufweisen. Durch eine Bewegung des Fokussierobjektivs kann die Position des Fokus des Fokussierobjektivs eingestellt werden.

[0018] Das Linienoptiksystem kann strahlabwärts der Fokussiereinheit auch noch weitere Optiken aufweisen, wie beispielsweise Schutzgläser, Umlenkspiegel und dergleichen. Die weiteren Optiken haben vorzugsweise keine strahlformende oder fokussierende Funktion.

[0019] Das Kamerasystem ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl an mindestens drei definierten Positionen strahlabwärts des Fokussierobjektiv zu beobachten. Beobachten bedeutet, dass das Kamerasystem beispielsweise ein oder mehrere Bilder des Beleuchtungsstrahls aufnimmt, in dem oder in denen der Beleuchtungsstrahl an den jeweiligen definierten Positionen abgebildet ist. Die mindestens drei Positionen sind in Strahlrichtung des Beleuchtungsstrahls nach dem Fokussierobjektiv angeordnet. In einer Ausführungsform kann das Kamerasystem dazu eingerichtet sein, den Beleuchtungsstrahl an drei definierten Positionen strahlabwärts des Fokussierobjektiv zu beobachten. In anderen Ausführungsformen kann das Kamerasystem dazu eingerichtet sein, den Beleuchtungsstrahl an mehr als drei, insbesondere vier, fünf oder sechs, definierten Positionen strahlabwärts des Fokussierobjektiv zu beobachten. Die definierten Positionen sind unterschiedlich. Die definierten Positionen können vorzugsweise in der Strahlrichtung aufeinanderfolgend mit gleichem Abstand angeordnet sein.

[0020] Das Fokussierobjektiv hat in der Strahlrichtung zu jeder der definierten Positionen einen anderen Abstand. Mit Abstand zu dem Fokussierobjektiv variiert auch ein Fokuszustand des Beleuchtungsstrahls. Der Fokuszustand beschreibt die Fokussierung an einer bestimmten Position relativ zu dem Fokussierobjektiv. Insbesondere beschreibt der Fokus- zustand, wie stark der Beleuchtungsstrahl an der jeweiligen Position fokussiert ist. Mit anderen Worten gibt der Fokuszustand einen Grad der Fokussierung an der jeweiligen Position an. An der Fokusposition, sprich im Fokus des Fokussierobjektivs, ist die Fokussierung maximal. Umso weiter man sich von der Fokusposition parallel zur Strahlrichtung entfernt, umso geringer wird die Fokussierung. Jeder der definierten Positionen ist daher ein bestimmter Fokuszustand des Beleuchtungsstrahls zugeordnet.

[0021] Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, auf Grundlage der Fokuszustände mindestens drei der definierten Positionen die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs zu bestimmen und eine Position des Fokussierobjektivs parallel zur Strahlrichtung derart zu regeln, dass die Fokusposition in die Arbeitsebene angeordnet ist. Die Steuereinrichtung analysiert vorzugsweise die mittels des Kamerasystems beobachteten Fokuszustände an den definierten Positionen, um auf deren Grundlage die Fokusposition zu bestimmen. Auf Basis der bestimmten Fokusposition kann die Steuereinrichtung dann die Lage des Fokussierobjektivs entsprechend regeln. Insbesondere wird die Lage des Fokussierobjektivs so eingestellt, dass die Fokusposition in die Arbeitsebene verschoben wird. Auf diese Weise wird die kurze Achse der Laserlinie in der Arbeitsebene fokussiert.

[0022] Die Steuereinrichtung kann dazu insbesondere eine Regelungseinheit und eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen. Die Datenverarbeitungseinheit kann beispielsweise Berechnungsschritte zum Bestimmen der Fokusposition durchführen. Die Regelungseinheit kann beispielsweise Steuerbefehle erzeugen, mittels denen die Position des Fokussierobjektivs geregelt wird. Beispielsweise kann mittels der Steuerbefehle eine Bewegungseinrichtung gesteuert werden, die dazu eingerichtet ist, das Fokussierobjektiv zu bewegen.

[0023] Das erfindungsgemäße Linienoptiksystem ist derart gestaltet, dass die Fokusposition online, sprich im Betrieb, bestimmt und entsprechend nachgeführt, sprich geregelt, werden kann. Wenige Positionen entlang der Strahlrichtung werden dabei mittels des Kamerasystems beobachtet. Beispielsweise können dabei die wenigen Positionen über ein geeignetes Optiksystem auf eine Kamera abgebildet werden. Über einen Algorithmus können dann Aufnahmen des Beleuchtungsstrahls an den diesen Positionen prozessiert und die genaue Fokusposition bestimmt werden. Entsprechend kann die Position des Fokussierobjektivs eingestellt werden.

[0024] Das erfindungsgemäße Linienoptiksystem ermöglicht somit, im Betrieb die Fokusposition des Fokussierobjektivs zu bestimmen und entsprechend nach zu regeln, so dass der Beleuchtungsstrahl, insbesondere die Laserlinie, in der Arbeitsebene fokussiert ist.

[0025] Die eingangs gestellte Aufgabe wird somit vollumfänglich gelöst.

[0026] In einer ersten Ausgestaltung des Linienoptiksystems ist das Kamerasystem strahlabwärts der Arbeitsebene angeordnet.

[0027] Der Beleuchtungsstrahl wird somit im Strahlengang nach der Arbeitsebene beobachtet. Dazu kann der Beleuchtungsstrahl entweder beobachtet werden, nachdem er die Arbeitsebene passiert hat oder nachdem er an der Arbeitsebene reflektiert worden ist.

[0028] Insbesondere kann das Kamerasystem derart angerordnet sein, dass es einen reflektierten Strahl des Beleuchtungsstrahls an der Arbeitsebene beobachten kann. Der reflektierte Strahl ist ein Rückreflex des Beleuchtungsstrahls an der Arbeitsebene. Insbesondere kann im Betrieb der Beleuchtungsstrahl an einer Oberfläche eines mit der Laserlinie zu bearbeitenden Werkstücks reflektiert werden, das in der Arbeitsebene angeordnet ist. Der Rückreflex kann dann mittels des Kamerasystems beobachtet werden. Auf diese Weise kann neben der Fokusverschiebung auch eine Variation der Arbeitsebene kompensiert werden.

[0029] Alternativ kann das Kamerasystem auch hinter der Arbeitsebene angeordnet. Die Arbeitsebene liegt dabei zwischen dem Kamerasystem und der Fokussiereinheit. Das Kamerasystem kann dadurch einen Beleuchtungsstrahl beobachten, der die Arbeitsebene passiert. Bei dieser Anordnung des Kamerasystems kann die Fokusposition dann bestimmt und angepasst werden, wenn kein Werkstück in der Arbeitsebene angeordnet ist oder wenn mittels der Laserlinie vollständig durch das Werkstück geschnitten wurde, so dass die Laserlinie die Arbeitsebene passieren und zu dem Kamerasystem gelangen kann.

[0030] In einer weiteren Ausgestaltung weist das Linienoptiksystem eine weitere Optik auf, die strahlabwärts der Fokussiereinheit angeordnet ist, wobei die weitere Optik dazu eingerichtet ist, den Beleuchtungsstrahl aufzuteilen, wobei ein Teil des Beleuchtungsstrahls in Richtung der Arbeitsebene und ein weiterer Teil des Beleuchtungsstrahls in Richtung des Kamerasystems verläuft.

[0031] Wie zuvor bereits erläutert kann im Strahlenlang nach der Fokussiereinheit eine weitere Optik, wie beispielsweise ein Umlenkspiegel oder ein Schutzglas, angeordnet sein, über die der Beleuchtungsstrahl in Richtung der Arbeitsebene gelangt. Die weitere Optik kann beispielsweise den Beleuchtungsstrahl in zwei Teile aufteilen. Insbesondere kann die weitere Optik derart aufgebaut sein, dass sie einen Teil des Beleuchtungsstrahls reflektiert und einen anderen Teil des Beleuchtungsstrahls hindurchlässt, sprich transmittiert. Entweder der transmittierte oder der reflektierte Teil verlaufen in Richtung der Arbeitsebene, wohingegen der entsprechend andere Teil in Richtung des Kamerasystems verläuft und von diesem beobachtet wird. Der reflektierte Teil des Beleuchtungsstrahls kann als Rückreflex des Beleuchtungsstrahls an der weiteren Optik bezeichnet werden.

[0032] Insbesondere kann das Kamerasystem dazu eingerichtet sein, den Rückreflex des Beleuchtungsstrahls an der weiteren Optik zu beobachten. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die weitere Optik ein Schutzglas aufweist, durch das der Beleuchtungsstrahl in Richtung der Arbeitsebene hindurchläuft, wobei ein Rückreflex an dem Schutzglas mittels des Kamerasystems beobachtet wird.

[0033] Alternativ kann das Kamerasystem auch dazu eingerichtet sein, den transmittierten Teil des Beleuchtungsstrahls zu beobachten. Dazu kann beispielsweise die weitere Optik einen teilweise durchlässigen, insbesondere halbdurchlässig, Umlenkspiegel aufweisen. Der Umlenkspiegel kann den Beleuchtungsstrahl in Richtung der Arbeitsebene umlenken, sprich reflektieren, wobei der durch den Umlenkspiegel durchgelassene, transmittierte Teil des Beleuchtungsstrahls mittels des Kamerasystems beobachtet werden kann. [0034] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems weist das Kamerasystem mindestens eine Kamera zum Aufnehmen mindestens eines Bildes auf, wobei das mindestens eine Bild Abbildungen des Beleuchtungsstrahls an den mindestens drei definierten Positionen aufweist.

[0035] Mit anderen Worten weist das mindestens eine Bild je eine Abbildung je definierter Position auf. Jede dieser Abbildungen bildet somit den Beleuchtungsstrahl an der jeweiligen definierten Position in dem jeweiligen Fokuszustand ab. Der Beleuchtungsstrahl ist somit in den Abbildungen unterschiedlich stark fokussiert abgebildet. Auf Basis dieser Abbildungen kann die Steuereinrichtung die entsprechenden Fokuszustände an den entsprechenden definierten Positionen bestimmen.

[0036] Insbesondere kann das Kamerasystem eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes aufweisen, wobei dieses Bild Abbildungen des Beleuchtungsstrahls an den mindestens drei definierten Positionen aufweist. Diese Abbildungen sind vorzugsweise in dem Bild voneinander beabstandet abgebildet. Dies bedeutet, dass die Abbildungen in dem Bild nicht überlappen. Insbesondere sind die Abbildungen in dem Bild in der Richtung der kurzen Achse zueinander verschoben bzw. versetzt. Auf diese Weise können in einem Bild alle Fokuszustände an den mindestens drei definierten Positionen abgebildet werden.

[0037] Alternativ kann das Kamerasystem auch eine Mehrzahl von Kameras aufweisen, wobei jede Kamera jeweils ein Bild aufnimmt. Jedes Bild weist eine Abbildung des Beleuchtungsstrahls an jeweils einer der mindestens drei definierten Positionen auf. Mit anderen Worten wird für jede definierte Position mittels der Kameras ein entsprechendes Bild aufgenommen. Die Anzahl der Kameras sowie die Anzahl der Bilder entsprechen dabei der Anzahl der definierten Positionen, wobei jedes Bild den Beleuchtungsstrahl in einem entsprechenden Fokuszustand abbildet.

[0038] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems weist das Kamerasystem einen Strahlteiler auf, der dazu eingerichtet ist, den Beleuchtungsstrahl in Teilstrahlen aufzuteilen, wobei die mindestens eine Kamera dazu eingerichtet ist, die Teilstrahlen in dem mindestens einen Bild abzubilden, wobei die Abbildungen der Teilstrahlen den Abbildungen des Beleuchtungsstrahls an den mindestens drei definierten Positionen entsprechen.

[0039] Die Anzahl der Teilstrahlen entspricht der Anzahl der definierten Positionen. Insbesondere sind die Teilstrahlen voneinander beabstandet. Dies bedeutet, dass die Teilstrahlen nebeneinander, insbesondere parallel zueinander, verlaufen und im Bild nicht überlappen. Die Teilstrahlen können in der Richtung der kurzen Achse zueinander versetzt sein. In der Ausführungsform, in der das Kamerasystem eine Kamera aufweist, werden die Teilstrahlen mit dieser Kamera aufgenommen. Auf diese Weise können die Teilstrahlen gemeinsam in einem Bild, vorzugsweise nebeneinander, abgebildet werden. In der alternativen Ausführungsform, in der das Kamerasystem eine Mehrzahl von Kameras aufweist, kann jeder Teilstrahl mit je einer der Kameras aufgenommen werden. Insbesondere entspricht dabei die Anzahl der Teilstrahlen der Anzahl der Kameras und der Anzahl der aufgenommenen Bilder. Auf diese Weise kann jeder Teilstrahl in einem eigenen Bild abgebildet werden. Die Abbildung eines Teilstrahls entspricht der Abbildung des Beleuchtungsstrahls an einer definierten Position. Mit anderen Worten wird jeder Teilstrahl zur Abbildung des Beleuchtungsstrahls an je einer der mindestens drei definierten Positionen verwendet. Vorzugsweise sind die Laufwege bzw. die Laufzeiten der Teilstrahlen bis zu der Kamera, in der Sie aufgenommen werden, unterschiedlich. Aufgrund der unterschiedlich langen Laufwege wird eine Abbildung an unterschiedlichen definierten Positionen erreicht. Die Abbildungen der Teilstrahl bilden den Beleuchtungsstrahl somit in unterschiedlichen Abständen zu dem Fokussierobjektiv und damit auch in unterschiedlichen Fokuszuständen ab. Beispielsweise kann der Strahlteiler derart aufgebaut sein, dass die Teilstrahlen den Strahlteiler mit unterschiedlich langen Laufwegen durchlaufen. Dies kann insbesondere mittels einem oder mehreren Umlenkspiegeln in dem Strahlteiler realisiert sein. Insbesondere kann der Strahlteiler dazu eingerichtet sein, die Laufwege der Teilstrahlen derart zu verlängern, dass die mindestens drei definierten Positionen in der Strahlrichtung aufeinanderfolgend mit gleichem Abstand angeordnet sind. Mittels des Strahlteilers wird es somit auf einfache Weise ermöglicht, mittels eines Kamerasystems den Beleuchtungsstrahl an mindestens drei definierte Positionen zu beobachten.

[0040] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen Fokuswert jedes Fokuszustandes an den mindestens drei Positionen auf Grundlage des mindestens einen Bildes zu bestimmen, wobei die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs auf Grundlage der bestimmten Fokuswerte bestimmt wird.

[0041] Ein Fokuswert gibt ein Maß für die Fokussierung, sprich der Abbildungsschärfe, an einer definierten Position des Beleuchtungsstrahls in Strahlrichtung an. Der Fokuswert hat an der Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs ein globales Extremum. Insbesondere kann der Verlauf der Fokuswerte in Strahlrichtung als parabelartigen Verlauf modelliert werden, wobei die Position des Extremums der Fokusposition entspricht. Durch die Bestimmung der Fokuswerte an mindestens drei Positionen in Strahlrichtung kann somit der Verlauf der Parabel und damit auch die Position des Extremums bestimmt werden. Wenn der Fokuswert an mehr als drei definierten Positionen bestimmt wird, erhält man ein überbestimmtes Gleichungssystem, das beispielsweise mittels Ausgleichsrechnung, insbesondere der Methode der kleinsten Quadrate, gelöst werden kann, um die Position des Extremums zu bestimmen. Alternativ kann zur Modellierung des Fokuswerteverlaufs auch eine andere Funktion verwendet werden, die ein globales Extremum aufweist, insbesondere eine Gauß-Funktion oder ein gerade Polynomfunktion mit Grad vier oder höher. Vorzugsweise ist die Anzahl der mittels des Kamerasystems zu beobachtenden, definierten Positionen größer oder gleich dem Grad der Polynomfunktion plus eins.

[0042] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems wird für jede Abbildung des Beleuchtungsstrahls in dem mindestens einen Bild ein Strahlprofil des Beleuchtungsstrahls in der Richtung der kurzen Achse bestimmt, wobei jeder Fokuswert auf Grundlage des Strahlprofils der entsprechenden Abbildung bestimmt wird.

[0043] Das Strahlprofil ist ein Intensitätsprofil, das den Intensitätsverlauf des Beleuchtungsstrahls in der Richtung der kurzen Achse an der jeweiligen definierten Position darstellt. Das jeweilige Strahlprofil kann insbesondere auf Basis einer Projektion der Bildpunkte der entsprechenden Abbildung in dem mindesten einen Bild entlang der Richtung der langen Achse auf die Richtung der kurzen Achse bestimmt werden. Das Strahlprofil kann vorzugsweise ein rechteckförmiges Intensitätsprofil (ein sogenanntes Top Hat Profil) oder ein Gaußprofil sein. Der Fokuswert kann beispielsweise eine Steilheit (auch Flankensteilheit genannt) des Strahlprofils sein. Die Steilheit beschreibt die Steigung im Randbereich des Strahlprofils, sprich an einer Flanke des Strahlprofils. Umso kleiner der Wert die Steilheit ist, umso steiler ist die Flanke. Der Fokuswert kann beispielsweise auch das Inverse der Steilheit sein. Der Fokuswert ist dann umso kleiner, umso steiler die Flanke ist. Alternativ kann der Fokuswert auch die Breite des Strahlprofils sein. Insbesondere kann als die Breite des Strahlprofils die Breite des Bereichs des Strahlprofils genommen werden, in dem die Intensitätswerte gleich oder größer als 1/e ² , 50% oder 90% des Maximums des Strahlprofils sind. An der Fokusposition sind Steilheit des Strahlprofils maximal und das Inverse der Steilheit sowie die Breite des Strahlprofils minimal. Um die Fokusposition zu bestimmen, kann somit die Position in Strahlrichtung bestimmt werden, an der die Steilheit des Strahlprofils des Beleuchtungsstrahls in Richtung der kurzen Achse minimal ist. Alternativ kann auch die Position in Strahlrichtung bestimmt werden, an der das Inverse der Steilheit oder die Breite des Strahlprofils des Beleuchtungsstrahls in Richtung der kurzen Achse minimal ist. Insbesondere folgen die Steilheit und die Breite in Strahlrichtung einem parabelartigen Verlauf, wobei die Position des Extremums, insbesondere des Minimums bzw. Maximums, der Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs entspricht. Durch die Bestimmung der Steilheit oder Breite an drei Positionen in Strahlrichtung kann somit der Verlauf der Parabel und damit auch die Position des Extremums bestimmt werden.

[0044] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems ist eine Position der Arbeitsebene strahlabwärts des Fokussierobjektivs vorbestimmt, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Position des Fokussierobjektivs parallel zur Strahlrichtung derart zu regeln, dass die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs von der bestimmten Fokusposition zu der vorbestimmten Position der Arbeitsebene verschoben wird.

[0045] Die Position der Arbeitsebene ist somit eine Soll-Position der Fokusposition und die mittels der Steuereinrichtung bestimmte Fokusposition ist ein Ist-Position der Fokusposition. Die Lage des Fokussierobjektivs in parallel zur Strahlrichtung wird somit derart geregelt, dass die Fokusposition von der Ist-Position zu der Soll-Position verschoben wird. Beispielsweise kann dazu ein Verschiebevektor aus einer Differenz von Soll-Position und Ist-Position gebildet werden, entsprechend dem das Fokussierobjektiv bewegt wird. Die Position der Arbeitsebene kann beispielsweise im Voraus, insbesondere vom Benutzer, festgelegt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kamerasystem derart angeordnet sein, dass eine der definierten Positionen der Soll-Position der Fokusposition entspricht. Beispielsweise kann dazu der Beleuchtungsstrahl über die zuvor beschriebene weitere Optik beobachtet werden. Die Steuereinrichtung kann dann die Lage des Fokussierobjektiv derart regeln, dass die Fokusposition zu der entsprechenden, definierten Positionen verschoben wird.

[0046] In einer weiteren Ausgestaltung weist das Linienoptiksystem eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Fokussierobjektivs parallel zu der Strahlrichtung aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Bewegungseinrichtung zu steuern, um die Position des Fokussierobjektivs zu regeln.

[0047] Beispielsweise kann die Steuereinrichtung Steuerbefehle an die Bewegungseinrichtung senden, wobei die Bewegungseinrichtung dann das Fokussierobjektiv entsprechend dieser Steuerbefehle bewegt. Die Bewegungseinrichtung kann beispielsweise eine Linearführung aufweisen, entlang der das Fokussierungsobjektiv parallel zu der Strahlrichtung bewegt werden kann. Die Linearführung stellt somit eine Führung für das Fokussierobjektiv parallel zu der Strahlrichtung bereit. Die Bewegungseinrichtung kann des Weiteren eine Antriebseinrichtung aufweisen, die das Fokussierobjektiv parallel zu der Strahlrichtung, insbesondere entlang der Linearführung, bewegen kann. Insbesondere kann die Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung steuern.

[0048] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems weist die optische Anordnung des Weiteren strahlführende und strahlformende Optiken auf, die dazu eingerichtet sind, aus dem mindestens einen Laserstrahl den Beleuchtungsstrahl zu erzeugen.

[0049] Die optische Anordnung weist vorzugsweise entlang des Strahlengangs eine Reihe von strahlführenden und strahlformenden Optiken aufweisen, mittels denen der Beleuchtungsstrahl erzeugt wird. Diese Optiken sind vorzugsweise im Strahlengang vor der Fokussiereinheit angeordnet. Der von den strahlführenden und strahlformenden Optiken erzeugte Beleuchtungsstrahl wird von der Fokussiereinheit in der Arbeitsebene fokussiert. Als strahlführenden und strahlformenden Optiken kann die optische Anordnung beispielsweise einen Strahltransformator, einen Homogenisierer und Großoptiken aufweisen. Der Strahltransformator kann im Strahlengang nach der Laserlichtquelle angeordnet sein. Der Strahltransformator ist dazu eingerichtet, den mindestens einen Laserstrahl in einer Richtung quer zu der Strahlrichtung, insbesondere in Richtung der langen Achse, aufzuweiten. Insbesondere dient der Strahltransformators dazu, das Aspektverhältnis des Beleuchtungsstrahls noch weiter und/oder noch effizienter im Hinblick auf die gewünschte Laserlinie zu optimieren. Der Homogenisierer kann im Strahlengang nach dem Strahltransformator angeordnet sein. Der Homogenisierer ist dazu eingerichtet, den mindestens einen, vorzugsweise aufgeweiteten, Laserstrahl in der langen Achse homogen zu verteilen. Der Homogenisierer dient somit dazu, eine homogene Intensitätsverteilung des Beleuchtungsstrahls entlang der langen Achse zu erreichen. Die Großoptiken sind vorzugsweise im Strahlengang nach dem Homogenisierer angeordnet. Die Großoptiken dienen zum Formen des Strahlprofils in der Arbeitsebene. Die Großoptiken können beispielweise ein oder mehrere optische Elemente (bspw. Fourierlinse) entlang des Strahlengangs aufweisen, die das linienförmige Strahlprofil im Bereich der Arbeitsebene erzeugen.

[0050] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0051] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines neuen Linienoptiksystems;

Fig. 2 Darstellungen der Abbildung des Beleuchtungsstrahls mittels eines Fokussierobjektivs und verschiedener Strahlprofile des Beleuchtungsstrahls;

Fig. 3 zwei Darstellungen der Verschiebung der Fokusposition eines Fokussierobjektivs; Fig. 4 vier Darstellungen von verschiedenen Anordnungen eines Kamerasystems im Strahlengang eines Linienoptiksystems;

Fig. 5 zwei Darstellungen von zwei verschiedenen Ausführungsformen eines Kamerasystems;

Fig. 6 drei Diagramme zur Darstellung einer Fokuswertverteilung bei drei unterschiedlichen Fokuspositionen;

Fig. 7 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Kamerasystems zur Aufnahme eines Bildes sowie ein Diagramm eines Intensitätsprofils des Bildes;

Fig. 8 mehrere Diagramme zur Darstellung von Strahlprofilen und Fokuswertverteilungen bei verschiedenen Fokuspositionen;

Fig. 9 zwei Diagramme zur Darstellung eines Strahlprofils und einer Fokuswertverteilung bei einer bestimmten Fokusposition;

Fig. 10ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der Fokusverschiebung und die entsprechende Nachregelung des Fokussierobjektivs dargestellt; und

Fig. 11 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Kamerasystems zur Aufnahme eines Bildes sowie je ein Diagramm eines Intensitätsprofils des Bildes und der entsprechenden Fokuswertverteilung.

[0052] In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Linienoptiksystems in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Linienoptiksystem 10 erzeugt eine Laserlinie 24 im Bereich einer Arbeitsebene 26, um ein Werkstück (hier nicht dargestellt) zu bearbeiten, das im Bereich der Arbeitsebene 26 platziert ist. Die Laserlinie 24 verläuft in einer Richtung, die im Folgenden als x-Achse bezeichnet ist. Die Laserlinie besitzt eine Linienbreite, die hier in Richtung einer orthogonal zur x-Achse verlaufenden y-Achse betrachtet wird. Dementsprechend korrespondiert die x-Achse im Folgenden mit der langen Achse und die y-Achse korrespondiert mit der kurzen Achse des auf der Arbeitsebene 26 gebildeten Strahlprofils. Anders ausgedrückt besitzt das Strahlprofil eine lange Achse mit einer Langachsstrahlbreite in x-Richtung und eine kurze Achse mit einer Kurzachsstrahlbreite in y-Richtung. Die jeweilige Strahlbreite kann beispielsweise als Breite des Intensitätsprofils I (x, y) bei 50% der Maximalintensität (FWHM, Full Width at Half Maximum) oder beispielsweise als Breite zwischen den 90% Intensitätswerten (Full Width at 90% Maximum, FW@90%) oder auf andere Weise definiert sein.

[0053] In einigen Ausführungsbeispielen kann das Werkstück eine Oberflächenschicht aus amorphem Silizium beinhalten, die mit Hilfe der Laserlinie 24 zu polykristallinem Silizium umgewandelt wird. Zur Bearbeitung kann die Laserlinie 24 dabei in einer Bewegungsrichtung relativ zu der Arbeitsebene 26 bewegt werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Werkstück eine transparente Trägerplatte sein, von der eine anhaftende Folie, beispielsweise eine OLED-Folie, gelöst werden soll.

[0054] Das Linienoptiksystem 10 weist mindestens eine Laserlichtquelle 12 auf. Die Laserlichtquelle 12 kann in bevorzugten Ausführungsbeispielen ein Festkörperlaser sein. Die Laserlichtquelle 12 erzeugt mindestens einen Laserstrahl 20. In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Laserlichtquelle 12 eine Mehrzahl von Laserstrahlen erzeugen. In alternativen Ausführungsbeispielen weist das Linienoptiksystem 10 eine Mehrzahl von Laserlichtquellen 12 auf, wobei jede Laserlichtquelle 12 mindestens einen Laserstrahl 20 erzeugt.

[0055] Das Linienoptiksystem 10 weist des Weiteren eine optische Anordnung 14 auf. Die optische Anordnung 14 ist dazu eingerichtet, einen Beleuchtungsstrahl 22 aus dem mindestens einen Laserstrahl 20 entlang eines Strahlengangs zu erzeugen. Der Beleuchtungsstrahl 22 definiert eine Strahlrichtung, die die Arbeitsebene 26 schneidet. Der Beleuchtungsstrahl 22 besitzt im Bereich der Arbeitsebene 26 ein Strahlprofil, das senkrecht zu der Strahlrichtung eine lange Achse mit einer Langachsstrahlbreite und eine kurze Achse mit einer Kurzachsstrahlbreite aufweist. Mit anderen Worten hat der Beleuchtungsstrahl 22 im Bereich der Arbeitsebene 26 ein linienförmiges Strahlprofil. Der Beleuchtungsstrahl 22 erzeugt somit in der Arbeitsebene 26 die Laserlinie 24. [0056] Die optische Anordnung weist entlang des Strahlengangs eine Reihe von strahlführenden und strahlformenden Optiken 16 und eine Fokussiereinheit 18 auf. Die Fokussiereinheit 18 ist strahlabwärts von den strahlführenden und strahlformenden Optiken 16 angeordnet.

[0057] Die strahlführenden und strahlformenden Optiken 16 sind dazu eingerichtet, aus dem mindestens einen Laserstrahl 20 den Beleuchtungsstrahl 22 zu erzeugen. Als strahlführenden und strahlformenden Optiken 16 kann die optische Anordnung beispielsweise einen Strahltransformator, einen Homogenisierer und Großoptiken aufweisen. Die Fokussiereinheit 18 ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl 22 zu fokussieren. Insbesondere fokussiert die Fokussiereinheit 18 den Beleuchtungsstrahl 22 in der Richtung der kurzen Achse.

[0058] Zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahls 22 weist die Fokussiereinheit 18 ein Fokussierobjektiv 28 auf. Das Fokussierobjektiv 28 kann eine oder mehrere Optiken aufweisen. Das Fokussierobjektiv 28 ist parallel zur Strahlrichtung bewegbar. Die Fokussiereinheit 18 weist eine Bewegungseinrichtung 30 auf, die dazu eingerichtet ist, das Fokussierobjektiv 28 parallel zu der Strahlrichtung zu bewegen. Die Bewegungseinrichtung 30 weist eine Linearführung 32 und eine Antriebseinrichtung 34 auf. Die Linearführung 32 stellt somit eine Führung für das Fokussierobjektiv 28 parallel zu der Strahlrichtung bereit. Entlang der Linearführung 32 ist das Fokussierobjektiv 28 bewegbar. Die Antriebseinrichtung 34 ist dazu eingerichtet, das Fokussierobjektiv 28 parallel zu der Strahlrichtung, insbesondere entlang der Linearführung 32, zu bewegen.

[0059] Das Linienoptiksystem 10 weist des Weiteren ein Kamerasystem 36 auf. Das Kamerasystem 36 ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl 22 strahlabwärts des Fokussierobjektivs 28 zu beobachten. Insbesondere ist das Kamerasystem 36 ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl 22 an einer definierten Position strahlabwärts des Fokussierobjektiv 28 zu beobachten. Der Beleuchtungsstrahl 22 hat an dieser definierten Position einen bestimmten Fokuszustand. Das Kamerasystem 36 weist ein abbildendes System 38 und eine Kamera 40 auf. Das abbildende System 38 bildet den Beleuchtungsstrahl 22 auf die Kamera 40 ab. Die Kamera 40 ist dazu eingerichtet, ein Bild des Beleuchtungsstrahls 22 aufzunehmen. Insbesondere ist die Kamera 40 derart angeordnet, dass Sie ein Bild des Beleuchtungsstrahls 22 an der definierten Position strahlabwärts des Fokussierobjektivs 28 aufnimmt. Das Bild weist somit eine Abbildung des Beleuchtungsstrahls 22 an der definierten Position auf.

[0060] Das Kamerasystem 36 ist insbesondere dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl 22 an mindestens drei definierten Positionen strahlabwärts des Fokussierobjektiv 28 zu beobachten, wobei der der Beleuchtungsstrahl 22 an jeder der definierten Positionen einen bestimmten Fokuszustand hat. Dazu weist das Kamerasystem 36 mindestens eine Kamera 40 auf, die mindestens ein Bild aufnimmt, das Abbildungen des Beleuchtungsstrahls 22 an den mindestens drei definierten Positionen aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kamerasystem 36 nur eine Kamera 40 zum Aufnehmen eines Bildes auf, wobei dieses Bild die Abbildungen des Beleuchtungsstrahls 22 an den mindestens drei definierten Positionen aufweist. In einer alternativen Ausführungsform kann das Kamerasystem 36 auch eine Mehrzahl von Kameras 40 aufweisen, wobei jede Kamera 40 jeweils ein Bild aufnimmt und jedes Bild eine Abbildung des Beleuchtungsstrahls 22 an jeweils einer der definierten Positionen aufweist.

[0061] Das Kamerasystem 36 kann einen Strahlteiler 42 aufweisen. Der Strahlteiler 42 kann im Strahlengang zwischen dem abbildenden System 38 und der Kamera 40 angeordnet sein. Der Strahlteiler 42 ist dazu eingerichtet, den zu beobachtenden Beleuchtungsstrahl 22 in Teilstrahlen aufzuteilen. Die mindestens eine Kamera 40 ist dazu eingerichtet ist, die Teilstrahlen in dem mindestens einen Bild abzubilden, wobei die Abbildungen der Teilstrahlen den Abbildungen des Beleuchtungsstrahls 22 an den mindestens drei definierten Positionen entsprechen. Insbesondere ist der Strahlteiler 42 derart aufgebaut, dass die Teilstrahlen den Strahlteiler 42 mit unterschiedlich langen Laufwegen durchlaufen. Die Teilstrahlen können mit einer Kamera 40 aufgenommen und in einem Bild gemeinsam, vorzugsweise nebeneinander abgebildet werden. Alternativ können die Teilstrahlen mit einer Mehrzahl von Kameras 40 aufgenommen und in jeweils eigenen Bildern abgebildet werden.

[0062] Das Linienoptiksystem 10 weist des Weiteren eine Steuereinrichtung 44 auf. Die Steuereinrichtung 44 ist dazu eingerichtet, die Position des Fokussierobjektivs 28 parallel zur Strahlrichtung zu regeln. Die Steuereinrichtung 44 kann dazu beispielsweise entsprechende Steuerbefehle an die Bewegungseinrichtung 30 senden. Die Bewegungseinrich- tung 30 kann dann mittels der Antriebseinrichtung 34 das Fokussierobjektiv 28 entsprechend der Steuerbefehle entlang der Linearführung 32 bewegt. Die Steuereinrichtung 44 kann des Weiteren Daten von dem Kamerasystem 36 empfangen. Die Daten können ein oder mehrere aufgenommene Bilder aufweisen. Die Steuereinrichtung 44 regelt die Position des Fokussierobjektivs basierend auf den Daten des Kamerasystems 36.

[0063] Zur Regelung der Position des Fokussierobjektivs 28 kann die Steuereinrichtung 26 kann beispielsweise verschiedene Untereinheiten aufweisen, die jeweils eine Steuerung einer Komponente des Linienoptiksystems 10 und/oder eine Verarbeitung von Daten durchführen. Die Steuereinrichtung 44 kann dazu beispielsweise eine Regelungseinheit und eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen. Die Regelungseinheit kann beispielsweise Steuerbefehle erzeugen, mittels denen die Position des Fokussierobjektivs geregelt wird. Die Datenverarbeitungseinheit kann beispielsweise Berechnungsschritte basierend durchführen, in denen die von dem Kamerasystem 36 empfangenen Daten analysiert werden. Auf Basis dieser Analyse wird dann die Position des Fokussierobjektivs 28 entsprechend geregelt, insbesondere die entsprechenden Steuerbefehle erzeugt.

[0064] Die Steuereinrichtung 44 kann mit einem nichtflüchtigen Datenspeicher, in dem ein Computerprogramm gespeichert ist, verbunden sein oder diesen aufweisen. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Steuereinrichtung 4 ein Mehrzweckcomputer, wie etwa ein handelsüblicher Personal Computer, der unter Windows®, Linux oder MacOS läuft, und das Computerprogramm aus dem Speicher weist einen Programmcode auf, der zum Implementieren der Regelung des Fokussierobjektivs 28 gestaltet und ausgebildet ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 44 ein logischer Schaltkreis, wie etwa ein vor Ort programmierbares Gate-Array (FPGA: Field Programmable Gate Array), ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC: Application- Specific Integrated Circuit), ein Mikrocontroller oder ein beliebiger anderer angemessener programmierbarer elektrischer Schaltkreis. Darin kann die Regelung des Fokussierobjektivs 28, insbesondere Steuer- und Bestimmungsschritte, mit dem logischen Schaltkreis implementiert werden, sodass der logische Schaltkreis zum Implementieren der Regelung des Fokussierobjektivs 28 gestaltet und ausgebildet ist. Zum Implementieren der Regelung des Fokussierobjektivs 28 in dem logischen Schaltkreis kann eine beliebige ange- messene Programmiersprache oder Hardwarebeschreibungssprache verwendet werden, wie etwa C, VHDL und dergleichen.

[0065] Die Steuereinrichtung 44 ist dazu eingerichtet, auf Grundlage der Fokuszustände an den mindestens drei definierten Positionen eine Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs 28 zu bestimmen und eine Position des Fokussierobjektivs 28 parallel zur Strahlrichtung derart zu regeln, dass die Fokusposition in die Arbeitsebene 26 angeordnet ist. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 44 die mittels des Kamerasystems 36 beobachteten Fokuszustände an den definierten Positionen analysieren, um auf deren Grundlage die Fokusposition zu bestimmen. Auf Basis der bestimmten Fokusposition kann die Steuereinrichtung 44 dann die Lage des Fokussierobjektivs 28 entsprechend regeln. Insbesondere wird die Lage des Fokussierobjektivs 28 so eingestellt, dass die Fokusposition in die Arbeitsebene 26 verschoben wird.

[0066] In Fig. 2(A) ist beispielhaft ein Fokussierobjektiv 28 dargestellt, dass einen Beleuchtungsstrahl an einer Fokusposition 46 fokussiert. In den Figuren 2(B) und 2(C) sind zwei Strahlprofile des Beleuchtungsstrahls 22 in Richtung der kurzen Achse dargestellt. Fig. 2(B) zeigt ein Gaußprofil. Fig. 2(C) zeigt ein rechteckiges Strahlprofil, ein sogenanntes Top Hat Profil.

[0067] Beide Strahlprofile aus den Fig. 2(B) und (C) haben eine Steilheit im Flankenbereich bzw. Randbereich des Strahlprofils. Die Steilheit drückt den Intensitätsabfall y über der Wegstrecke x an der Flanke, sprich in dem Randbereich des Strahlprofils. Die Flanke ist der Randbereich des Profils, in dem die Steigung am größten ist. Die Steilheit ist somit durch den Quotienten y/x definiert. Entsprechend ist das Inverse der Steilheit als der Quotient x/y definiert.

[0068] Beide Strahlprofile aus den Fig. 2(B) und (C) haben des Weiteren eine Breite. Insbesondere kann als die Breite des Strahlprofils die Breite des Bereichs des Strahlprofils genommen werden, in dem die Intensitätswerte gleich oder größer als 1/e ² , 50% oder 90% des Maximalwerts der Intensität des Strahlprofils sind. [0069] In der Fokusposition 46 hat das Strahlprofil des Beleuchtungsstrahls in Richtung der kurzen Achse eine minimale Breite und eine maximale Steilheit. Umso weiter man sich von der Fokusposition 46 parallel zur Strahlrichtung entfernt, umso kleiner wird die Steilheit des Strahlprofils und umso größer werden die Breite und das Inverse der Steilheit des Strahlprofils.

[0070] Die Steilheit, das Inverse der Steilheit oder die Breite des Strahlprofils können somit zur Beschreibung des Fokuszustandes des Beleuchtungsstrahls an einer bestimmten Position in Strahlrichtung verwendet werden. Mit anderen Worten können die Steilheit, das Inverse der Steilheit oder die Breite des Strahlprofils ein Fokuswert des Fokuszustandes sein.

[0071] In Fig. 3(A) ist beispielhaft dargestellt, wie sich die Fokusposition 46 des Fokussierobjektivs 28 im Betrieb aufgrund von thermischen Effekten verschieben kann, während sich die Lage des Fokussierobjektivs 28 nicht ändert. Die ursprüngliche Fokusposition ist mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnet. Die verschobene Fokusposition ist mit dem Bezugszeichen 46' bezeichnet.

[0072] In Fig. 3(B) ist beispielhaft dargestellt, wie sich die Fokusposition 46 des Fokussierobjektivs 28 geregelt werden kann. Das Fokussierobjektiv 28 kann entlang der Linearführung 32 bewegt werden. In der Darstellung der Fig. 3(B) wird das Fokussierobjektiv beispielhaft in Richtung der Fokusposition verschoben, wobei die Lage des verschobene Fokussierobjektiv mit dem Bezugszeichen 28" bezeichnet ist. Entsprechend wird durch die Verschiebung des Fokussierobjektiv 28 auch die Fokusposition 46 entsprechend verschoben, wobei die verschobene Fokusposition mit dem Bezugszeichen 46" bezeichnet ist.

[0073] In Fig. 4 sind vier beispielhafte Anordnungen des Kamerasystems 36 im Strahlengang des Linienoptiksystems 10 gezeigt, an denen das Kamerasystems 36 den Beleuchtungsstrahl 22 beobachten kann. [0074] In Fig. 4(A) ist das Kamerasystem 36 hinter der Arbeitsebene 26 angeordnet. Das Kamerasystem 36 beobachtet in dieser Anordnung den Beleuchtungsstrahl 22, wenn dieser durch die Arbeitsebene hindurchgeht.

[0075] In Fig. 4(B) ist im Strahlengang zwischen dem Fokussierobjektiv 28 und der Arbeitsebene 26 ein Umlenkspiegel 48 angeordnet, der den Beleuchtungsstrahl 22 in Richtung der Arbeitsebene 26 umlenkt. Der Umlenkspiegel 48 ist teilweise durchlässig. Das Kamerasystem 36 ist so angeordnet, dass der durch den Umlenkspiegel 48 durchgelassene Teil in Richtung des Kamerasystems 36 verläuft. Das Kamerasystem 36 beobachtet in dieser Anordnung den durch den Umlenkspiegel 48 hindurchgelassenen Teil des Beleuchtungsstrahls 22.

[0076] In Fig. 4(C) ist wird der Beleuchtungsstrahl 22 an der Arbeitsebene 26 reflektiert. Das Kamerasystem 36 ist so angeordnet, dass der an der Arbeitsebene 26 reflektierte Beleuchtungsstrahl in Richtung des Kamerasystems 36 verläuft. Das Kamerasystem 36 beobachtet in dieser Anordnung den an der Arbeitsebene reflektierten Beleuchtungsstrahls 22.

[0077] In Fig. 4(D) ist im Strahlengang zwischen dem Fokussierobjektiv 28 und der Arbeitsebene 26 eine weitere Optik 50, beispielsweise ein Schutzglas, angeordnet, durch die der Beleuchtungsstrahl 22 in Richtung der Arbeitsebene 26 hindurchläuft. Ein Teil des Beleuchtungsstrahls 22 wird an der weiteren Optik 50 reflektiert. Das Kamerasystem 36 ist so angeordnet, dass der an der weiteren Optik 50 reflektierte Teil des Beleuchtungsstrahls 22 in Richtung des Kamerasystems 36 verläuft. Das Kamerasystem 36 beobachtet in dieser Anordnung den an der weiteren Optik 50 reflektierten Teil des Beleuchtungsstrahls 22.

[0078] In Fig. 5(A) ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Kamerasystems 36 des Linienoptiksystems 10 aus Fig. 1 dargestellt, mit dem der Beleuchtungsstrahl 22 des Linienoptiksystems 10 an einer definierten Position beobachtet werden kann. In dem Kamerasystem 36 wird der Beleuchtungsstrahl 22, insbesondere die Arbeitsebene 26, mittels des abbildenden Systems 38 auf die Kamera 40 abgebildet. Die Abbildungsebene der Abbildung des Beleuchtungsstrahls 22 in der Kamera ist mit dem Bezugszeichen 52 bezeichnet. Das Kamerasystem 36 und die Kamera 40 sind vorzugsweise so angeordnet, dass die Abbildungsebene 52 an einer Soll-Position der Fokusposition 46 liegt. Die Abbildungsebene 52 kann aber auch an einer beliebigen Position in Strahlrichtung angeordnet sein.

[0079] In Fig. 5(B) ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Kamerasystems 36 des Linienoptiksystems 10 aus Fig. 1 dargestellt, mit dem der Beleuchtungsstrahl 22 des Linienoptiksystems 10 an drei definierten Positionen beobachtet werden kann. In dem Kamerasystem 36 wird der Beleuchtungsstrahl 22 mittels des abbildenden Systems 38 auf der Kamera 40 abgebildet. Das Kamerasystem 36 weist in dieser Ausführungsform zusätzlich den Strahlteiler 42 auf. Der Strahlteiler 42 teilt den Beleuchtungsstrahl 22 in drei Teilstrahlen auf. Die Teilstrahlen verlaufen parallel zueinander von dem Strahlteiler 42 zu der Kamera 40 und werden auf die Kamera 40 abgebildet. Die Teilstrahlen sind dabei voneinander beabstandet und überlappen nicht. In einem von der Kamera 40 aufgenommenen Bild sind die Teilstrahlen somit nebeneinander, sprich beabstandet voneinander, abgebildet.

[0080] Die Teilstrahlen haben innerhalb des Strahlteilers 42 unterschiedlich lange Laufwege. Aufgrund der unterschiedlich langen Laufwege der Teilstrahlen sind die Teilstrahlen in unterschiedlichen Abbildungsebenen 52, 52', 52" in der Kamera abgebildet. Ein erster Teilstrahl ist in der Ebene 52', ein zweiter Teilstrahl in der Ebene 52 und ein dritter Teilstrahl in der Ebene 52" abgebildet. Die Laufwege der Teilstrahlen in dem Strahlteiler 42 sind derart, dass die Abbildungsebenen 52, 52', 52" aufeinanderfolgend und mit gleichem Abstand zueinander versetzt sind. Insbesondere ist die Abbildungsebene 52 zwischen den Abbildungsebenen 52' und 52" angeordnet und weist zu diesen den gleichen Abstand auf. Mittels des Strahlteilers 42 werden die Teilstrahlen des Beleuchtungsstrahls 22 somit an unterschiedlichen definierten Positionen strahlabwärts des Fokussierobjektivs 28 und damit auch mit unterschiedlichen Fokuszuständen auf die Kamera 40 abgebildet. Die drei Abbildungen der Teilstrahlen des Beleuchtungsstrahls 22 auf die Kamera 40 sind somit drei Abbildungen des Beleuchtungsstrahls 22 an drei definierten Positionen zi, Z2, Z3 strahlabwärts des Fokussierobjektivs 28. Der erste Teilstrahl wird an der Position zi, der zweite Teilstrahl an der Position Z2 und der dritte Teilstrahl an der Position Z3 abgebildet. [0081] Das Kamerasystem 36 und die Kamera 40 sind vorzugsweise so angeordnet, dass die Abbildungsebene 52 des zweiten Teilstrahls an einer Soll-Position der Fokusposition 46 liegt. In der Darstellung der Fig. 5(B) ist die Abbildungsebene 52 des zweiten Teilstrahls an der Fokusposition 46 angeordnet. Entsprechend ist die Abbildungsebene 52' vor der Fokusposition 46 und die Abbildungsebene 52" hinter der Fokusposition 46 angeordnet. Die Kamera 40 nimmt in diesem Fall die Strahlprofile vor (Abbildung an Position zi), an (Abbildung an Position Z2) und hinter (Abbildung an Position Z3) der Fokusposition 46 auf.

[0082] Das Strahlprofil des Beleuchtungsstrahls 22 kann dabei, wie zuvor mit Bezug auf die Figuren 2(B) und (C) erläutert, ein Gaußprofil oder ein rechteckförmiges Intensitätsprofil, ein sogenanntes Top Hat Profil, sein. Die Steuereinrichtung 44 kann für jede Abbildung der Teilstrahlen, sprich an jeder der drei definierten Positionen zi, Z2, Z3, das entsprechende abgebildete Strahlprofil analysieren, um den Fokuszustand an der jeweiligen Position zi, Z2, Z3 zu bestimmen. Dazu kann als Fokuswert Si , S2, S3 des Fokuszustands beispielsweise die Steilheit, das Inverse der Steilheit oder die Breite des Strahlprofils bestimmt werden.

[0083] In der Fig. 6 ist dargestellt, wie sich die an den drei definierten Positionen zi, Z2, Z3 bestimmten Fokuswerte Si , S2, S3 ändern, wenn sich die Fokusposition 46 des Fokus des Fokussierobjektivs 28, insbesondere aufgrund einer Erwärmung der Optik, verschiebt. Als Fokuswert wird in Fig. 6 das Inverse der Steilheit verwendet. In den Diagrammen der Fig. 6(A) bis (C) ist jeweils die Fokuswertverteilung 56, 56', 56" in Strahlrichtung (z-Richtung) bei unterschiedlicher Lage der Fokusposition 46 aufgetragen. Die Fokuswertverteilungen 56, 56', 56" haben eine parabelförmigen Verlauf, wobei das Minimum der Parabel an der Stelle der Fokusposition 46 liegt.

[0084] In Fig. 6(A) ist eine Fokuswertverteilung 56 dargestellt, wobei die Fokusposition 46 an der Position Z2, liegt. Die Fokuswertverteilung 56 hat somit ihr Minimum an der Position Z2.

[0085] In Fig. 6(B) ist eine Fokuswertverteilung 56', wobei die Fokusposition 46 gegenüber der Darstellung in Fig. 6(A) in Strahlrichtung (z-Richtung) verschoben ist. Das Minimum der Fokuswertverteilung 56' liegt strahlabwärts der Positionen zi, Z2, Z3 in der Nähe der Position Z3. Das Strahlprofil 56 ist zum Vergleich mit gestrichelter Linie eingezeichnet.

[0086] In Fig. 6(C) ist eine Fokuswertverteilung 56", wobei die Fokusposition 46 gegenüber der Darstellungen in Fig. 6(A) und (B) weiter in Strahlrichtung (z-Richtung) verschoben ist. Das Minimum der Fokuswertverteilung 56' liegt strahlabwärts der Positionen zi, Z2, Z3 in weiter entfernt von der Position Z3 im Vergleich zu Fig. 6(B). Das Strahlprofil 56 ist zum Vergleich mit gestrichelter Linie eingezeichnet.

[0087] Anstelle der Steilheit oder des Inversen der Steilheit kann auch die Breite der jeweiligen Strahlprofile an den Positionen zi, Z2, Z3 als Fokuswert verwendet werde, wobei sich die Breite an den jeweiligen Position in gleicher Weise ändert.

[0088] In Fig.7(A) ist eine weitere Ausführungsform des Kamerasystems 36 des Linienoptiksystems aus Fig. 1 dargestellt. Das Kamerasystem 36 hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das Kamerasystem 36 aus Fig. 5(B). Das abbildende System 38 ist als Teleskopanordnung ausgebildet. Die Teleskopanordnung vergrößert die Abbildung des Beleuchtungsstrahls 22 um einen Faktor k. Die Vergrößerung führt somit zu einer Maßstabsänderung.

[0089] Der Beleuchtungsstrahl 22 wird in dem Strahlteiler 42 zwischen zwei Spiegeln mehrfach reflektiert. Die Spiegel sind parallel zueinander angeordnet und haben einen Abstand d zueinander. Einer der Spiegel ist teilweise durchlässig, wobei die Teilstrahlen durch diesen Spiegel in Richtung der Kamera 40 durchgelassen werden. Aufgrund der unterschiedlichen Anzahl an Reflexionen zwischen den Spiegeln haben die Teilstrahlen unterschiedlich lange Laufwege. Der Laufwegunterschied zwischen zwei benachbarten Teilstrahlen ist 2d. Der Versatz öz der Positionen zi, Z2, Z3 in Strahlrichtung ergibt sich dann aufgrund der Maßstabsänderung aus der Formel öz = 2d x g(k) , wobei g(k) einen funktionalen Zusammenhang zur Vergrößerung k beschreibt. Für einen Gaussstrahl beispielsweise gilt g(k)=1/k ^A 2. Mit anderen Worten ist öz der Abstand zwischen den drei Abbildungsebenen 52, 52', 52". [0090] In Fig. 7(B) ist ein Intensitätsprofils eines mit der Kamera 40 des Kamerasystems 36 aus Fig. 7(A) aufgenommenen Bildes entlang der Richtung der kurzen Achse (y-Richtung) dargestellt. Der Beleuchtungsstrahl 22 hat dabei ein rechteckförmiges Strahlprofil. Das Intensitätsprofil weist die Abbildungen der Strahlprofile der drei Teilstrahlen des Beleuchtungsstrahls 22 auf. Die Strahlprofile sind dabei in dem Intensitätsprofil nebeneinander, sprich in der Richtung der kurzen Achse zueinander beabstandet, angeordnet.

[0091] Die Figuren 8(A) bis (E) zeigen fünf Messungen der Strahlprofile an den Positionen zi, Z2, Z3 und die entsprechenden Fokuswertverteilungen bei unterschiedlichen Fokuspositionen. Von Fig. 8A) nach Fig. 8(E) wurde die Fokusposition jeweils um 250 pm verschoben. In Fig. 8(C) liegt die Fokusposition in etwa an der Position Z2. Nimmt man an, dass die Fokusposition in der Fig. 8(C) bei 0 pm liegt, so liegt die Fokusposition in Fig. 8(A) bei - 500 pm, in der Fig. 8(B) bei -250 pm, in der Fig. 8(C) bei 0 pm, in der Fig. 8(D) bei 250 pm und in der Fig. 8(E) bei 500 pm. Entsprechend der Verschiebung der Fokusposition ändert sich auch die Lage der Fokuswerte Si , S2, S3 an den jeweiligen Positionen zi, Z2, Z3.

[0092] Im Folgenden wird ein Beispiel einer Methode beschrieben, mit der die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs 28 auf Grundlage der bestimmten Fokuswerte Si , S2, S3 an den Positionen zi, Z2, Z3 bestimmt werden kann.

[0093] Hierzu wird zunächst angenommen, dass die Fokuswertverteilung einer Parabel folgt, wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt. Dies ist z.B. für einen Gauss-Strahl der Fall. Wie zuvor erläutert, kann als Fokuswert die Steilheit, das Inverse der Steilheit oder die Breite des Strahlprofils an jeder Position zi, Z2, Z3 bestimmt werden.

[0094] Der Verlauf der Parabel in Strahlrichtung (z-Richtung) kann mit der Formel f (Z) = a(Z - Z') ² + ß beschrieben werden. Hierbei gibt Z' die Lage des Extremums der Parabel an. [0095] Die diskrete Ableitung dieser Formel unter Verwendung der Positionen zi, Z2, Z3 ist gegeben durch

[0096] Die diskrete Ableitung auf der linken Seite gegeben ist durch:

A = s ₃ - Si

[0097] Die zweite Ableitung ist gegeben durch:

B — = 2a öz ^z

[0098] Hierbei ist B gegeben durch:

B = s ₃ - 2S ₂ + Si

[0099] Daraus kann die Fokusposition zum Zeitpunkt der Bildaufnahme bestimmt werden durch die Formel:

[00100] Wie zuvor erläutert, ist öz der Abstand zwischen den Positionen zi, Z2, Z3.

[00101] Im Folgenden wird ein Beispiel für einen Regelungsprozess zum Regeln der Position des Fokussierobjektivs 28 beschrieben. Zu Beginn befindet sich das Fokussierobjektiv 28 an einer Position Pi. [00102] In einem ersten Schritt führt das Kamerasystem 36 zu einem Zeitpunkt h eine Messung durch. Zur Messung beobachtet das Kamerasystem 36 den Beleuchtungsstrahl 22 an mindestens drei definierten Positionen. Insbesondere beobachtet das Kamerasystem 36 den Beleuchtungsstrahl 22 an den Positionen zi, Z2, Z3 mittels der Kamera 40, wie zuvor beschrieben.

[00103] In einem weiteren Schritt bestimmt die Steuereinrichtung 44 einen Fokuswert des Fokuszustands an der entsprechenden definierten Position. Dazu analysiert die Steuereinrichtung 44 an jeder definierten Position das Strahlprofil, um den Fokuswert des Fokuszustands an der entsprechenden definierten Position zu bestimmen. Insbesondere werden dabei die Fokuswerte Si , S2, S3 an den Positionen zi, Z2, Z3 bestimmt. Die ist nochmal beispielhaft in den Figuren 9(A) und (B) dargestellt. Fig. 9(A) zeigt die Strahlprofile an den Positionen zi, Z2, Z3. Fig. 9(B) zeigt die entsprechende Fokuswertverteilung der Fokuswerte Si , S2, S3. Als Fokuswerte können beispielsweise die Steilheit, das Inverse der Steilheit oder die Breite des Strahlprofils bestimmt werden.

[00104] In einem weiteren Schritt bestimmt die Steuereinrichtung 44 dann auf Basis der bestimmten Fokuswerte die Fokusposition. Dazu kann insbesondere die zuvor beschriebene Methode angewandt werden, wobei zunächst die Größen A und B bestimmt werden, wobei auf Basis der Größen A und B dann die Fokussierposition bestimmt werden kann.

[00105] In einem weiteren Schritt regelt die Steuereinrichtung 44 dann die Position des Fokussierobjektivs 28 derart, dass die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs 28 in der Arbeitsebene 26 angeordnet ist. Die Position der Arbeitsebene ist vorbestimmt und gibt eine Sollposition für die Fokusposition an. Die durch die Steuereinrichtung 44 bestimmte Fokusposition ist eine Ist-Position der Fokusposition. Die Steuereinrichtung 44 regelt die Position des Fokussierobjektivs 28 derart, dass die Fokusposition von der Ist- Position zu der Soll-Position mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit vo verfährt. Insbesondere wird dabei das Fokussierobjektiv 28 entsprechend der Differenz, insbesondere des Differenzvektors, zwischen Soll- und Ist-Position bewegt. Die Geschwindigkeit vo kann beispielsweise im Voraus, insbesondere durch einen Benutzer, festgelegt sein. [00106] In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Soll-Position der Fokusposition an der

Position S2 liegen. In diesem Fall wird das Fokussierobjektiv 28 zu der Position mit der Geschwindigkeit vo verfahren.

[00107] Die Regelungsschritte können dann zu einem späteren Zeitpunkt t2 wiederholt werden, wobei das Fokussierobjektiv 28 dann ausgehend von der Position P2 weiterbewegt wird.

[00108] Insbesondere können die zuvor genannten Regelungsschritte in regelmäßigen zeitlichen Abständen wiederholt werden, um im Betrieb des Linienoptiksystems die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs regelmäßig nach zu regeln.

[00109] Eine derartige regelmäßige Nachregelung ist beispielhaft in Fig. 10 dargestellt. Fig. 10 zeigt Simulationsergebnisse, bei denen das Einlaufverhalten der Fokusposition entsprechend Gleichung zeitlich moduliert wurde.

[00110] Die Darstellung enthält außerdem die durch die beschriebene Methode ermittelte Fokusposition und entsprechende Kompensation öz _CO m _P durch Verfahren des Objektivs. Die Simulation zeigt, dass das Messprinzip und die vorgeschlagene Methode für die Nachführung des Fokus im Betrieb, sprich für eine sogenannte Online-Nachführung des Fokus, hinreichend ist.

[00111] In Fig. 11 (A) ist eine weitere Ausführungsform eines Kamerasystems zur Aufnahme eines Bildes beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 7(A) dahingehend, dass der Strahlteiler 42 dazu eingerichtet ist, den Beleuchtungsstrahl 22 in mehr als drei Teilstrahlen aufzuteilen. Auf diese Weise kann das Kamerasystem 36 mehr als drei definierte Positionen strahlabwärts des Fokussierobjektivs 28 beobachten. Die Anzahl der zu beobachtenden Positionen entsprechen dabei der Anzahl der Teilstrahlen. Die Anzahl der zu beobachtenden, definierten Positionen kann beispielsweise zwischen vier und 20, vorzugsweise zwischen fünf und 15, insbesondere sieben oder zehn, sein. In der vorliegenden Ausführungsform der Fig. 11 werden sieben definierte Positionen beobachtet. Die definierten Positionen sind vorzugsweise in der Strahlrichtung (z-Richtung) in gleichen Abständen aufeinanderfolgend angeordnet.

[00112] Die Kamera 40 des Kamerasystems 36 kann ein Bild aufnehmen, in dem die Teilstrahlen abgebildet sind. In Fig. 11(B) ist ein Intensitätsprofils des mit der Kamera 40 aufgenommenen Bildes entlang der Richtung der kurzen Achse (y-Richtung) dargestellt. Die Strahlprofile der Teilstrahlen sind in dem Intensitätsprofil nebeneinander angeordnet.

[00113] Die Steuereinrichtung 44 kann dann auf Basis der Strahlprofile einen Fokuswert für jede der definierten Positionen bestimmen. Der Fokuswerteverlauf der bestimmten Fokuswerte ist in Fig. 11(C) dargestellt. Auf Basis der bestimmten Fokuswerte kann dann die Fokusposition durch eine entsprechend angepasste Methode bestimmt werden.

[00114] Wenn zur Modellierung des Fokuswerteverlaufs eine Parabel angenommen wird, erhält man bei der Betrachtung von mehr als drei definierten Positionen ein überbestimmtes Gleichungssystem, dass beispielsweise mittels Ausgleichsrechnung gelöst werden kann, um die Fokusposition zu bestimmen.

[00115] Alternativ kann zur Modellierung des Fokuswerteverlaufs auch eine andere Funktion verwendet werden, die ein globales Extremum aufweist, insbesondere eine Gauß- Funktion oder ein gerade Polynomfunktion mit Grad vier oder höher. Vorzugsweise ist die Anzahl der mittels des Kamerasystems 36 zu beobachtenden, definierten Positionen größer oder gleich dem Grad der Polynomfunktion plus eins. [00116] Durch die Beobachtung mehr als drei definierten Positionen kann die Fokusposition genauer berechnet werden. Außerdem ergibt sich der direkte Zugang zu Parametern wie Schärfentiefe, was in dieser Messung online möglich ist.