DE10228994A1

DE10228994A1 - Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren und Einrichtung hierfür

Info

Publication number: DE10228994A1
Application number: DE10228994A
Authority: DE
Inventors: Takashi Okuyama
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2003-01-16
Also published as: US20030001798A1; JP2003015309A; US7336391B2; JP5144863B2

Abstract

In einem Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren zum Zeichnen eines Musters auf eine Zeichenfläche unter Verwendung einer Belichtungseinheit (18¶1¶ bis 18¶8¶, 20¶1¶ bis 20¶7¶), die mehrere matrixartig angeordnete optische Modulationselemente enthält, wird die Belichtungseinheit (18¶1¶ bis 18¶8¶, 20¶1¶ bis 20¶7¶) kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit relativ zu der Zeichenfläche (32) in einer Matrixrichtung bewegt, die durch die Matrixanordnung der Modulationselemente definiert ist. Die optischen Modulationselemente, die in regelmäßigem Abstand voneinander, fluchtend in der genannten Richtung angeordnet sind, werden sukzessive und selektiv auf Grundlage eines gleichen Bitdatums angesteuert, um so einen auf sie fallenden Lichtstrahl zu modulieren, wann immer die Belichtungseinheit (18¶1¶ bis 18¶8¶, 20¶1¶ bis 20¶7¶) um eine dem regelmäßigen Abstand entsprechende Strecke bewegt wird, was zur Erzeugung eines Pixelpunktes durch die modulierten Lichtstrahlen auf der Zeichenfläche nach Art einer Mehrfachbelichtung führt. Die Belichtungszeit zum Erzeugen des Pixelpunktes durch jeden der modulierten Lichtstrahlen ist kürzer als die Zeit, die erforderlich ist, die Belichtungseinheit (18¶1¶ bis 18¶8¶, 20¶1¶ bis 20¶7¶) um eine der Größe eines Pixelpunktes entsprechende Strecke zu bewegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zeichenverfahren zum Zeichnen eines Musters auf eine Fläche eines Werkstücks unter Verwendung einer Belichtungseinheit, die mehrere matrixartig angeordnete optische Modulationselemente enthält. Ferner betrifft die Erfindung eine Zeicheneinrichtung, in der das Zeichenverfahren durchgeführt wird.

Im Allgemeinen wird eine solche Zeicheneinrichtung eingesetzt, um auf optischem Wege feine Muster, Zeichen, Symbole und dergleichen auf die Oberfläche eines geeigneten Werkstücks zu zeichnen. Eine solche Zeicheneinrichtung wird beispielsweise zum Zeichnen eines Schaltungsmusters auf ein Werkstück eingesetzt, wenn eine gedruckte Leiterplatte mittels Fotolithografie gefertigt wird. In diesem Fall ist das Werkstück beispielsweise entweder ein lichtempfindlicher Film zwecks Fertigung einer Fotomaske oder eine auf einem geeigneten Substrat ausgebildete Fotolackschicht.

In jüngerer Vergangenheit wurden Schaltungsmuster-Zeichensysteme entwickelt, die einen integrierten Einsatz einer Zeicheneinrichtung, einer CAD-Station (Computer Aided Design) zum Entwerfen eines Schaltungsmusters und eine CAM- Station (Computer Aided Manufacturing) zum Editieren der entworfenen Schaltung vorsehen, um in effizienter Weise Schaltungsmuster zu zeichnen. In der Zeicheneinrichtung sind die CAD-Station und die CAM-Station über ein Nahbereichsnetz, kurz LAN, miteinander verbunden. LAN steht hierbei für "Local Area Network".

Ein Schaltungsmuster wird von der CAD-Station in Form von Vektorgrafikdaten entworfen und gehandhabt. Die Vektorgrafikdaten können nach Bedarf von der CAD-Station über das LAN an die CAM-Station übertragen werden, um das entworfene Schaltungsmuster zu editieren. Die Vektorgrafikdaten werden entweder von der CAD-Station oder der CAM-Station an die Zeicheneinrichtung geliefert und in einem in der Zeicheneinrichtung vorgesehenen Speichermedium, z. B. einer Festplatte, gespeichert.

Die Zeicheneinrichtung ist mit einem Vektor-Raster-Wandler und einem Bitmap- Speicher versehen. Die Vektorgrafikdaten werden beispielsweise von der Festplatte ausgelesen und von dem Vektor-Raster-Wandler in Rastergrafikdaten gewandelt. Die Rastergrafikdaten werden dann entwickelt und in dem Bitmap- Speicher zwecks einer Zeichenoperation gespeichert.

Die Zeicheneinrichtung hat ferner eine Belichtungseinheit, um auf Grundlage der Rastergrafikdaten ein Schaltungsmuster auf das Werkstück zu zeichnen. Die Belichtungseinheit kann eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD), eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD) oder dergleichen enthalten. Bekanntlich hat die DMD-Einheit eine reflektierende Fläche, die von mehreren matrixartig angeordneten Mikrospiegelelementen gebildet ist. Jedes Mikrospiegelelement wird unabhängig zwischen einer ersten Reflexionsstellung und einer zweiten Reflexionsstellung bewegt. So kann ein Lichtstrahl, der als Ganzes auf die reflektierende Fläche der DMD-Einheit fällt, in mehrere Lichtstrahlen geteilt werden, indem die Mikrospiegelelemente jeweils unabhängig voneinander zwischen der ersten und der zweiten Reflexionsstellung bewegt werden.

Befindet sich in der in der Zeicheneinrichtungen eingebauten DMD-Einheit das jeweilige Mikrospiegelelement in der ersten Reflexionsstellung, so reflektiert es den Lichtstrahl so, dass dieser auf das Werkstück gerichtet wird. Befindet sich dagegen das jeweilige Mikrospiegelelemente in der zweiten Reflexionsstellung, so reflektiert es den Lichtstrahl so, dass dieser von dem Werkstück abweicht. Da jedes der Mikrospiegelelemente als optisches Modulationselement dient, kann das Schaltungsmuster auf das Werkstück gezeichnet werden, indem die DMD-Einheit entsprechend den von dem Bitmap-Speicher ausgelesenen Rastergrafikdaten betrieben wird.

Wie ebenfalls bekannt ist, enthält die aus der LCD-Anordnung bestehende Einheit ein Paar transparente Plattenelemente mit einem dazwischen angeordneten Flüssigkristall und mehrere Paare transparente Elektrodenelemente, die matrixartig auf den transparenten Plattenelementen angebracht sind, so dass die transparenten Elektrodenelemente in jedem dieser Paare zur Deckung miteinander gebracht sind. Durch diese Anordnung der LCD-Einheit ist es möglich, durch Steuern der an den paarweise angeordneten Elektrodenelementen anliegenden Spannung selektiv den Durchtritt eines Lichtstrahls durch das jeweilige Paar Elektrodenelemente zu ermöglichen. Da jedes Paar der transparenten Elektrodenelemente auch als optisches Modulationselement dient, kann so das Schaltungsmuster auf das Werkstück gezeichnet werden, indem die LCD-Einheit entsprechend den aus dem Bitmap-Speicher ausgelesenen Rastergrafikdaten betrieben wird.

Ferner ist die Zeicheneinrichtung mit einer Lichtquellenvorrichtung zum Erzeugen und Einkoppeln eines Lichtstrahls in die Belichtungseinheit versehen. In Abhängigkeit der Empfindlichkeit und der optischen Eigenschaften der Fotolackschicht auf dem Werkstück wird in der Lichtquellenvorrichtung eine geeignete Lampe verwendet, z. B. eine lichtaussendende Diode (LED), eine Hochdruck- Quecksilberdampflampe, eine Xenonlampe, eine Blitzlampe oder dergleichen.

Für gewöhnlich hat ein auf das Werkstück zu zeichnendes Schaltungsmuster eine Fläche, die beträchtlich größer als die Belichtungsfläche ist, die eine Belichtungseinheit oder mehrere Belichtungseinheiten liefern. Deshalb ist es erforderlich, das Werkstück mit mindestens einer Belichtungseinheit abzutasten, bevor ein großes Schaltungsmuster vollständig auf das Werkstück gezeichnet werden kann. Zu diesem Zweck hat die Zeicheneinrichtung einen beweglichen Zeichentisch, auf dem das Werkstück angeordnet wird. Der Zeichentisch wird relativ zur Belichtungseinheit bewegt, wobei das auf dem Zeichentisch liegende Werkstück mit der Belichtungseinheit abgetastet wird.

Herkömmlicherweise wird in der Zeicheneinrichtung als Abtastverfahren ein schrittweises und mit Wiederholungen arbeitendes Verfahren eingesetzt, das auch als, "stop and repeat"-Verfahren bezeichnet wird. In diesem Verfahren wird der Zeichentisch relativ zu der Belichtungseinheit intermittierend bewegt, so dass ein Teil des Schaltungsmusters durch Betätigen der Belichtungseinheit entsprechend den Rastergrafikdaten auf das Werkstück gezeichnet wird, während der Zeichentisch angehalten ist, und die intermittierende Bewegung des Zeichentisches so lange fortgesetzt wird, bis das Schaltungsmuster vollständig gezeichnet ist. Dieses schrittweise und mit Wiederholungen arbeitende Verfahren hat verschiedene Nachteile. Zunächst ist infolge der intermittierenden Bewegung des Zeichentisches die Zeichengeschwindigkeit gering. Während der Bewegung des Zeichentisches wird nämlich nicht gezeichnet, so dass sich die gesamte Zeichenzeit als Summe der für die Bewegung des Zeichentisches benötigten Zeit und der Haltezeit des Zeichentisches berechnet. Die Zeichengeschwindigkeit kann erhöht werden, indem eine Hochleistungs-Lichtquellenvorrichtung verwendet wird. Eine solche Hochleistungs-Lichtquellenvorrichtung ist jedoch teuer.

Außerdem ist der Antriebsmechanismus für den Zeichentisch schadensanfällig, da der Zeichentisch infolge seiner intermittierenden Bewegung häufig und wiederholt beschleunigt und abgebremst werden muss.

Funktioniert in dem schrittweise und mit Wiederholungen arbeitenden Verfahren eines der optischen Modulationselemente nicht korrekt, so erzeugt dieses auf dem gezeichneten Schaltungsmuster einen Pixeldefekt. Selbst wenn nur eines der optischen Modulationselemente nicht korrekt funktioniert, ist es deshalb erforderlich, die Belichtungseinheit durch eine neue Belichtungseinheit zu ersetzen, um das Schaltungsmuster ohne Pixeldefekt zu zeichnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren zum Zeichnen eines Musters auf eine Fläche eines Werkstücks unter Verwendung einer Belichtungseinheit mit mehreren matrixartig angeordneten optischen Modulationselementen anzugeben, das die verschiedenen Nachteile des bekannten, schrittweise und mit Wiederholungen arbeitenden Verfahrens vollständig vermeidet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mehrfachbelichtungs- Zeicheneinrichtung anzugeben, in der das vorstehend genannte Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren durchgeführt wird.

Die Erfindung löst diese Aufgaben durch das Zeichenverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. die Zeicheneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Mehrfachbelichtungs- Zeicheneinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Funktion einer in der Zeicheneinrichtung nach Fig. 1 verwendeten DMD-Einheit,
Fig. 3 eine Anordnung von fünfzehn Vollbelichtungszonen, die von fünfzehn in der Zeicheneinrichtung verwendeten DMD-Einheiten auf eine Zeichenfläche enthaltende geometrische Fläche projiziert sind, zusammen mit einem in der geometrischen Fläche definierten X-Y- Koordinatensystem,
Fig. 4 eine Belichtungszone, die von einem Mikrospiegelelement einer DMD-Einheit auf einer Zeichenfläche erzeugt wird,
Fig. 5 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 4 mit der Belichtungszone, die in der Zeichenfläche kontinuierlich um eine Strecke d bewegt wird,
Fig. 6 einen Graphen mit einer Belichtungsverteilung der gesamten Belichtungsausdehnung, die durch die kontinuierliche Bewegung der Zeichenfläche erhalten wird,
Fig. 7 einen Pixelpunkt, der durch die auf der sich kontinuierlich bewegenden Zeichenfläche erzeugte Belichtungszone definiert ist,
Fig. 8 Rastergrafikdaten, die entwickelt und in einem in der Zeicheneinrichtung enthaltenen Bitmap-Speicher gespeichert werden,
Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips, das hinter dem erfindungsgemäßen Zeichenprozess steht,
Fig. 10 einen Graphen mit dem Gesamtbelichtungspegel einer Belichtungszone oder eines Belichtungspunktes, die bzw. der durch sechsmalige Wiederholung einer Belichtungsoperation auf der Zeichenfläche erzeugt wird,
Fig. 11 ein Blockdiagramm der Zeicheneinrichtung,
Fig. 12 einen Teil eines Flussdiagramms einer Zeichenroutine, die in einer Systemsteuerschaltung der Zeicheneinrichtung ausgeführt wird,
Fig. 13 einen anderen Teil des Flussdiagramms der Zeichenroutine, und
Fig. 14 den verbleibenden Teil des Flussdiagramms der Zeichenroutine.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung nach der Erfindung, das ausgebildet ist, zwecks Fertigung einer gedruckten Leiterplatte ein Schaltungsmuster direkt auf eine auf einem geeigneten Substrat ausgebildete Fotolackschicht zu zeichnen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung eine auf dem Boden installierte Basis 10, ein Paar auf der Basis 10 liegender Führungsschienen 12 sowie einen Zeichentisch 14, der beweglich auf den beiden Führungsschienen 12 angeordnet ist. Obgleich in Fig. 1 nicht dargestellt, wird der Zeichentisch 14 von einem Antriebsmotor, z. B. einem Schrittmotor, einem Servomotor oder dergleichen über einen geeigneten Antriebsmechanismus, z. B. einen Kugelrollspindelmechanismus, entlang den beiden Führungsschienen 12 bewegt. Dabei ist ein Werkstück, das eine Fotolackschicht trägt, mit geeigneten Klammern auf dem Zeichentisch 14 montiert und befestigt.
Die Zeicheneinrichtung enthält ferner eine Brücken-ähnliche Konstruktion 16, welche die beiden Führungsschienen 12 flankierend auf der Basis 10 errichtet ist, sowie eine erste Anordnung und eine zweite Anordnung von Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ bzw. 20 ₁ bis 20 ₇, die auf der oberen Fläche der brückenartigen Konstruktion 16 vorgesehen sind. Die Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ sind identische Einheiten. Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die erste Anordnung acht Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈, die in einer Richtung fluchtend angeordnet sind, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Zeichentisches 14 ist. Entsprechend enthält die zweite Anordnung sieben Belichtungseinheiten 20 ₁ bis 20 ₇, die in einer Richtung fluchtend angeordnet sind, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Zeichentisches 14 ist. Die fluchtende Anordnung sowohl der Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ als auch der Belichtungseinheiten 20 ₁ bis 20 ₇ erfolgt mit einer Anordnungsteilung, die einem Abstand entspricht, der zweimal so lang wie die laterale Breite jeder Belichtungseinheit ist. Die Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und die Belichtungseinheiten 20 ₁ bis 20 ₇ sind jedoch um eine Strecke zueinander versetzt angeordnet, die der halben Anordnungsteilung entspricht, wie aus Fig. 1 hervorgeht.
In diesem Ausführungsbeispiel enthalten die Belichtungseinheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ jeweils eine von einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung (DMD) gebildete Einheit, im Folgenden kurz als DMD-Einheit bezeichnet, die eine reflektierende Fläche hat, die von mehreren, in einer 1024 × 1280-Matrix angeordneten Mikrospiegelelementen gebildet wird. Jede der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ ist so orientiert, dass eine fluchtende Anordnung von 1024 Mikrospiegelelementen entlang der Bewegungsrichtung des Zeichentisches 14 und damit die fluchtende Anordnung von 1280 Mikrospiegelelementen in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Zeichentisches 14 verläuft.
Die Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung ist mit einer Lichtquellenvorrichtung 22 versehen, die auf der Oberfläche der Brückenkonstruktion 16 montiert ist. Die Lichtquellenvorrichtung 22 enthält mehrere lichtaussendende Dioden (LED). Die Lichtquellenvorrichtung 22 hat eine Kondensorlinsenoptik zum Sammeln des von den LEDs ausgesendeten Lichtes sowie eine Kollimatorlinsenoptik zum Ausgeben eines gesammelten Lichtes als parallelen Lichtstrahl. Obgleich in Fig. 1 nicht dargestellt, sind die DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ jeweils optisch an die Lichtquellenvorrichtung 22 gekoppelt, und zwar mittels fünfzehn Lichtleitfaserkabeln. Die Lichtquellenvorrichtung 22 hat einen Strahlausgangsanschluss, an den die Enden der fünfzehn Lichtleitfaserkabel optisch gekoppelt sind. Das andere Ende des jeweiligen Lichtleitfaserkabels ist an einen Lichtempfangsanschluss einer jeweiligen DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ angeschlossen.
In Fig. 2 ist die Funktion einer jeweiligen DMD-Einheit schematisch illustriert. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 24 eine Reflexionsfläche jeder DMD-Einheit. Wie schon oben beschrieben, wird die Reflexionsfläche 24 von 1024 × 1280 Mikrospiegelelementen gebildet. Jede DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ hat ein allgemein mit 26 bezeichnetes Beleuchtungslinsensystem sowie ein allgemein mit 28 bezeichnetes Fokussierlinsensystem. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 30 ein Lichtleitfaserkabel, das sich von der Lichtquellenvorrichtung 22 aus erstreckt.
Das Beleuchtungslinsensystem 26 enthält eine konvexe Linse 26A und eine Kollimatorlinse 26B, die optisch einander zugeordnet sind, wie Fig. 2 zeigt. Die konvexe Linse 26A ist optisch mit dem Lichtleitfaserkabel 30 gekoppelt. Der von dem Lichtleitfaserkabel 30 ausgesendete Lichtstrahl wird zunächst durch die konvexe Linse 26A aufgeweitet. Die Kollimatorlinse 26B formt dann dieses aufgeweitete Licht zu einem parallelen Lichtstrahl LB, so dass die Reflexionsfläche 24 jeder DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ gleichmäßig mit dem parallelen Lichtstrahl LB belichtet wird. Das Fokussierlinsensystem 28 enthält eine erste konvexe Linse 28A, einen Reflektor 28B und eine zweite konvexe Linse 28C, die optisch einander zugeordnet sind. Das Fokussierlinsensystem 28 hat ein Vergrößerungsvermögen von 1.
In der jeweiligen DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ ist jedes Mikrospiegelelement zwischen einer ersten Reflexionsstellung und einer zweiten Reflexionsstellung bewegbar. Während der Lichtstrahl LB von der Reflexionsfläche 24 der jeweiligen DMD-Einheit empfangen wird, reflektiert das Mikrospiegelelement das empfangene Licht in der ersten Reflexionsstellung derart, dass das Licht in das Fokussierlinsensystem 28 gelangt, während das Mikrospiegelelement das empfangene Licht in der zweiten Reflexionsstellung derart reflektiert, dass das Licht von seiner Ausrichtung auf das Fokussierlinsensystem 28 abweicht. In Fig. 2 ist das Licht, das in das Fokussierlinsensystem 28 gelangt, als erster reflektierter Lichtstrahl LB₁ und das Licht, das von seiner Ausrichtung auf das Fokussierlinsensystem 28 abweicht, als zweiter reflektierter Lichtstrahl LB₂ dargestellt. Jedes Mikrospiegelelement dient demnach als optisches Modulationselement.
Die Komponenten des Lichtstrahls LB₁, die von sämtlichen Mikroelementen der fünfzehn DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ reflektiert werden, haben im Wesentlichen dieselbe Lichtintensität.
In Fig. 2 bezeichnet des Bezugszeichen 32 eine Zeichenfläche der Fotolackschicht des auf dem Zeichentisch 14 angeordneten Werkstücks. Die Reflexionsfläche jedes Mikrospiegelelementes wird von dem Fokussierlinsensystem 28 als Belichtungszone auf die Zeichenfläche 32 fokussiert, wenn das erste Spiegelelement in der ersten Reflexionsstellung angeordnet ist. Hat beispielsweise jedes der in den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ enthaltenen Mikrospiegelelemente eine Größe von 20 × 20 µm, so erhält man infolge des Vergrößerungsvermögens von 1 des Fokussierlinsensystems 28 die Belichtungszone als Pixelpunkt der Größe 20 × 20 µm auf der Zeichenfläche 23. In diesem Ausführungsbeispiel wird also auf die Zeichenfläche 32 ein Schaltungsmuster mit Pixelpunkten der Größe 20 × 20 µm gezeichnet.
In den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ befindet sich jedes Mikrospiegelelement normalerweise in der zweiten Reflexionsstellung oder der Nichtbelichtungsstellung. Durch Bewegen des Mikrospiegelelementes aus dieser zweiten Reflexionsstellung oder Nichtbelichtungsstellung in die erste Reflexionsstellung oder Belichtungsstellung erfolgt eine Belichtungsoperation, wodurch auf der Zeichenfläche 32 eine Belichtungszone oder ein Pixelpunkt erzeugt wird. Nach Beendigung der Belichtungsoperation wird das betreffende Mikrospiegelelement aus der Belichtungsstellung in die Nichtbelichtungsstellung zurückgesetzt. Das Bewegen des Mikrospiegelelementes aus der Nichtbelichtungsstellung in die Belichtungsstellung erfolgt gemäß Schaltungsmusterdaten (Rastergrafikdaten), wie weiter unten im Detail erläutert wird.
Der Lichtstrahl LB₂, der von der Ausrichtung auf das fokussierte Linsensystem 28 abweicht, wird in geeigneter Weise so behandelt, dass er nicht die Zeichenfläche 32 erreichen kann.
Werden alle in der jeweiligen DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ enthaltenen Mikrospiegelelemente aus der Nichtbelichtungsstellung in die Belichtungsstellung bewegt, so wird auf der Zeichenfläche 32 von dem Fokussierlinsensystem 28 eine volle Belichtungszone erzeugt. Die volle Belichtungszone besteht aus 1024 × 1280 Belichtungszonen oder Pixelpunkten. Die Größe der vollen Belichtungszone beträgt (1024 × 20) × (1280 × 20) µm.
In Fig. 3 sind fünfzehn volle Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ und Z20₁ bis Z20₇ schematisch in Projektion auf eine geometrische Fläche gezeigt, die die Zeichenfläche 32 enthält (Fig. 2). Dabei leiten sich die acht vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ aus den in der ersten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und die sieben vollen Belichtungszonen Z20₁ bis Z20₇ aus den in der zweiten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ ab. Um die Positionsbeziehung zwischen dem Zeichentisch 14 und den fünfzehn vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ sowie Z20₁ bis Z20₇ deutlich zu machen, ist in Fig. 3 der Zeichentisch 14 mit einer Phantomlinie angedeutet.
Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, ist zur Erleichterung der weiteren Beschreibung auf der die Zeichenfläche 32 enthaltenden geometrischen Fläche ein zweidimensionales X-Y-Koordinatensystem definiert. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, verläuft die Y-Achse des X-Y-Koordinatensystems angrenzend an die führenden Kanten der acht vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈. Der Ursprung des Koordinatensystems liegt in der äußeren Ecke der führenden Kante der vollen Belichtungszone Z18₁, wobei die X-Achse des Koordinatensystems in Bewegungsrichtung des Zeichentisches 14 verläuft.
In der Zeichenoperation unter Verwendung der Einrichtung wird der Zeichentisch 14 mit konstanter Geschwindigkeit in Minusrichtung der X-Achse des Koordinatensystems bewegt. Während der Bewegung des Zeichentisches 14 werden die in jeder DMD-Einheit 18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇ enthaltenen Mikrospiegelelemente selektiv angesteuert, wodurch die Zeichenfläche 32 mit Lichtstrahlen LB₁ abgetastet wird, die an den betriebenen Mikrospiegelelementen reflektiert werden.
Erreicht die Zeichenfläche 32 die Y-Achse des Koordinatensystems, so wird zunächst der selektive Betrieb der in der ersten Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ enthaltenen Mikrospiegelelemente gestartet und dann, nachdem der Zeichentisch 14 um eine Strecke S zwischen den führenden Kanten der acht vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ und den führenden Kanten der sieben vollen Belichtungszonen Z20₁ bis Z20₇ bewegt worden ist, der selektive Betrieb der in der zweiten Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ enthaltenen Mikrospiegelelemente gestartet (vgl. Fig. 3). Die fünfzehn vollen Belichtungszonen Z18₁ bis Z18₈ und Z20₁ bis Z20₇ können so auf der Zeichenfläche 32 längs der Y- Achse des Koordinatensystems miteinander fluchtend angeordnet werden. Wird ein Schaltungsmuster unter Verwendung der fünfzehn DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ auf die Zeichenfläche 32 gezeichnet, so wird jede laterale Zeichenlinie des gezeichneten Schaltungsmusters, die längs der Y-Achse des Koordinatensystems verläuft, von 1280 × 15 Pixeln gebildet.
Gemäß der Erfindung ist die Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegelelemente während einer Zeichenoperation entsprechend Schaltungsmusterdaten (Rastergrafikdaten) selektiv angesteuert werden, während der Zeichentisch 14 gegenüber den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇ kontinuierlich bewegt wird.
Das erfindungsgemäße Prinzip zum Zeichnen des Schaltungsmusters auf die kontinuierlich bewegte Zeichenfläche 32 wird im Folgenden erläutert.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 erläutert, wie ein aus einem Pixel bestehender Punkt auf der kontinuierlich bewegten Zeichenfläche 32 durch einen Lichtstrahl LB₁ festgelegt wird, der an einem in die Belichtungsstellung reflektierten Mikrospiegelelement reflektiert wird. Wie oben beschrieben, wird durch Bewegen eines Mikrospiegelelementes aus der Nichtbelichtungsstellung in die Belichtungsstellung eine Belichtungszone auf der kontinuierlich bewegten Zeichenfläche 32 erzeugt, wie in Fig. 4 durch den schraffierten Bereich dargestellt ist. Die Belichtungszone hat eine Größe von C × C. Diese Größe ist gleich der des Mikrospiegelelementes, da das Fokussierlinsensystem 28 ein Vergrößerungsvermögen von 1 hat. Die Abmessung C entspricht 20 µm.
Wird die Zeichenfläche 32 um eine Strecke d bewegt, die kleiner als die Abmessung C = 20 µm ist, so wird die Belichtungsoperation gestoppt, d. h. das Mikrospiegelelement aus der Belichtungsstellung in die Nichtbelichtungsstellung zurückgesetzt. Die Belichtungszeit ist demnach als die Zeit festgelegt, in der die Zeichenfläche 32 um die Strecke d (d < C) bewegt wird.
Während die Zeichenfläche 32 um die Strecke d bewegt wird, wird die Belichtungszone (schraffierter Bereich) auf der Zeichenfläche 32 um denselben Abstand d in Plusrichtung der X-Achse des Koordinatensystems verschoben, so dass eine gesamte Belichtungsausdehnung TE (TE = C + d), wie in Fig. 5 gezeigt, definiert ist. Die gesamte Belichtungsausdehnung TE hat einen nachlaufenden Abschnitt, einen führenden Abschnitt und zwischen diesen beiden Abschnitten einen Maximalbelichtungsabschnitt ME (ME = C - d). Der nachlaufende Abschnitt ist als die Ausdehnung definiert, bis zu der die nachlaufende Kante der Belichtungszone um die Strecke d verschoben ist. Der führende Abschnitt ist als die Ausdehnung definiert, bis zu der die führende Kante der Belichtungszone um die Strecke d verschoben ist.
In dem Graphen nach Fig. 6 ist eine Belichtungsverteilung der Gesamtbelichtungsausdehnung TE längs der Plusrichtung der X-Achse des Koordinatensystems gezeigt. Wie aus diesem Graphen hervorgeht, nimmt in dem nachlaufenden Abschnitt der Belichtungswert von einem Nullbelichtungspegel allmählich bis auf einen Maximalbelichtungspegel p des Maximalbelichtungsabschnitts ME zu, während in dem führenden Abschnitt der Belichtungswert von dem Maximalbelichtungspegel p allmählich auf den Nullbelichtungspegel abnimmt.
Wird die Belichtungsverteilung bei der Hälfte des Maximalbelichtungspegels p begrenzt, so wird eine Belichtungsausdehnung C' mit halbem Belichtungspegel p/2 definiert, die äquivalent der Abmessung C ist (C' = C). Wie in Fig. 7 gezeigt, wird so die Belichtungszone mit der Größe C' × C als Einpixelpunkt auf der Zeichenfläche 32 definiert.
In Fig. 8 ist schematisch ein Teil der Schaltungsmusterdaten (Rastergrafikdaten) gezeigt, die in einem Bitmap-Speicher gespeichert und entwickelt sind. Die Schaltungsmusterdaten enthalten mehrere laterale Bit-Datenzeilen, die mit einer Zeilennummer N bezeichnet sind und jeweils 1280 × 15 Bit-Daten enthalten. Die lateralen Bit-Datenzeilen entsprechen lateralen Zeichenzeilen, die längs der Y- Achse des Koordinatensystems sukzessive auf die Zeichenfläche 32 zu zeichnen sind. Die laterale Bit-Datenzeile, die mit einer Zeilennummer N angegeben ist, entspricht also der Nummer einer lateralen Zeichenzeile, die auf die Zeichenfläche 32 zu zeichnen ist.
Wie in Fig. 8 gezeigt, sind die 1280 × 15 Bit-Daten, die in jeder lateralen Bit- Datenzeile enthalten sind, in fünfzehn Gruppen unterteilt, nämlich einer ersten, einer zweiten, einer dritten, . . ., einer dreizehnten, einer vierzehnten und einer fünfzehnten Gruppe. Jede Gruppe enthält 1280 Bit-Daten. Die in der ersten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ werden entsprechend den Bit- Daten betrieben, die in den entsprechenden ungeradzahligen Gruppen (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) enthalten sind. Die DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ werden entsprechend den Bit-Daten betrieben, die in den geradzahlig nummerierten Gruppen enthalten sind (2. G, 4. G, . . ., 12. G und 14. G).
Um den Betrieb der DMD-Einheit 18 ₁ an Hand des in Fig. 8 gezeigten Beispiels konkret und repräsentativ zu erläutern, wird allen ersten, d. h. den Datenkopf bildenden, vier Bit-Daten der neun lateralen Bit-Datenzeilen, die mit den Zeilennummern N = 1 bis N = 9 nummeriert und in der ersten Gruppe (1. G) enthalten sind, der Wert 1 gegeben, während den übrigen Bit-Daten, die mit den Zeilennummern N = 1 bis N = 9 nummeriert und in der ersten Gruppe (1. G) enthalten sind, der Wert 0 gegeben wird. In Fig. 8 bezeichnet jedes Bezugszeichen D ein Einbitdatum, dem entweder der Wert 0 oder 1 gegeben ist.
In Fig. 9 ist schematisch ein Zeichenprozess dargestellt, in dem die DMD-Einheit 18 ₁ entsprechend den Bit-Daten betrieben wird, die in den neun lateralen Bit- Datenzeilen 1 bis 9 enthalten sind. Obgleich in Wirklichkeit der Zeichentisch 14 und damit die Zeichenfläche 32 in Minusrichtung der X-Achse des Koordinatensystems bewegt wird, wird in der folgenden auf Fig. 9 bezugnehmenden Erläuterung angenommen, dass die DMD-Einheit 18 ₁ in Plusrichtung der X-Achse des Koordinatensystems bewegt wird.
Hat die DMD-Einheit 18 ₁ eine vorgegebene Zeichenstartposition DSP auf der Zeichenfläche 32 erreicht (Fig. 9), so wird eine erste Belichtungsoperation durchgeführt. In dieser ersten Belichtungsoperation werden die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der ersten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der ersten lateralen Bit- Datenzeile N = 1 enthalten sind. Damit werden nur die ersten vier Mikrospiegelelemente, die in der ersten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, auf Grundlage der ersten, d. h. den Datenkopf bildenden, in der ersten lateralen Zeile N = 1 enthaltenen vier Bit-Daten [1111] angesteuert, wobei jedes dieser ersten vier Mikrospiegelelemente aus der Nichtbelichtungsstellung in die Belichtungsstellung bewegt wird.
Wird die DMD-Einheit 18 ₁ aus der Zeichenstartposition DSP um die Strecke d (d < D) bewegt, so wird jedes der ersten vier betreffenden Mikrospiegelelemente aus der Belichtungsposition in die Nichtbelichtungsposition zurückgesetzt und die erste Belichtungsoperation beendet, wodurch die vier Belichtungszonen oder vier Pixelpunkte auf der Zeichenfläche 32 erzeugt werden, wie in Fig. 9 mit den schraffierten Bereichen dargestellt ist (1. BELICHTUNGSOPERATION).
Wird die DMD-Einheit 18 ₁ anschließend aus der Zeichenstartposition DSP um eine Strecke A bewegt, die einem ganzzahligen Vielfachen der Abmessung C entspricht, so wird eine zweite Belichtungsoperation durchgeführt. Da in dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel die Strecke A gleich dem Vierfachen der Abmessung C ist (A = 4 × C), werden die 1280 × 5 Mikrospiegelelemente, die in der ersten, der zweiten, der dritten, der vierten und der fünften Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, entsprechend den 1280 × 5 Bit-Daten betrieben, die in der fünften Zeile N = 5, der vierten Zeile N = 4, der dritten Zeile N = 3, der zweiten Zeile N = 2 und der ersten Zeile N = 1 enthalten sind.
Im Besonderen werden in der zweiten Belichtungsoperation die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der ersten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der fünften Zeile N = 5 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der zweiten Zeile der DMD-Einheiten 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der vierten Zeile N = 4 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der dritten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der dritten Zeile N = 3 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der vierten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der zweiten Zeile N = 2 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der fünften Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der ersten Zeile N = 1 enthalten sind.
Ähnlich der ersten Belichtungsoperation werden so nur die ersten vier Mikrospiegelelemente, die jeweils in der ersten, der zweiten, der dritten, der vierten und der fünften Zeile der DMD-Einheiten 18 ₁ enthalten sind, auf Grundlage der ersten vier Bit-Daten [1111] betrieben, die in der entsprechenden Zeile N = 5, N = 4, N = 3, N = 2 und N = 1 enthalten sind, wobei jedes dieser ersten Mikrospiegelelemente aus der Nichtbelichtungsposition in die Belichtungsposition bewegt wird.
Wird nach Beginn der zweiten Belichtungsoperation die DMD-Einheit 18 ₁ um die Strecke d (d < D) bewegt, so wird jedes der ersten Mikrospiegelelemente aus der Belichtungsposition in die Nichtbelichtungsposition zurückgesetzt. So wird die zweite Belichtungsoperation beendet, wodurch 4 × 5 Belichtungszonen oder 4 × 5 Pixelpunkte auf der Zeichenfläche 32 erzeugt werden, wie in Fig. 9 mit den schraffierten Bereichen angedeutet ist (2. BELICHTUNGSOPERATION).
Wird die DMD-Einheit 18 ₁ weiter um die Strecke A (A = 4 × C) bewegt, d. h. wird die DMD-Einheit 18 ₁ aus der Zeichenstartposition DSP um die Strecke 2 × A bewegt, so wird eine dritte Belichtungsoperation durchgeführt. In der dritten Belichtungsoperation werden die 1280 × 9 Mikrospiegelelemente, die in der ersten, der zweiten, der dritten, der vierten, der fünften, der sechsten, der siebenten, der achten und der neunten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, entsprechend den 1280 × 9 Bit-Daten betrieben, die in der neunten Zeile N = 9, der achten Zeile N = 8, der siebenten Zeile N = 7, der sechsten Zeile N = 6, der fünften Zeile N = 5, der vierten Zeile N = 4, der dritten Zeile N = 3, der zweiten Zeile N = 2 und der ersten Zeile N = 1 enthalten sind.
Im Besonderen werden in der dritten Belichtungsoperation die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der ersten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der neunten Zeile N = 9 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der zweiten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 00000] betrieben, die in der achten Zeile N = 8 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der dritten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der siebenten Zeile N = 7 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der vierten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der sechsten Zeile N = 6 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der fünften Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der fünften Zeile N = 5 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der sechsten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechen den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der vierten Zeile N = 4 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der siebenten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der dritten Zeile N = 3 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der achten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der zweiten Zeile N = 2 enthalten sind. Die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der neunten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, werden entsprechend den 1280 Bit-Daten [11110 . . . 00000] betrieben, die in der ersten Zeile N = 1 enthalten sind.
Wird nach Beginn der dritten Belichtungsoperation die DMD-Einheit 18 ₁ um die Strecke d (d < D) bewegt, so wird jedes der ersten Mikrospiegelelemente aus der Belichtungsposition in die Nichtbelichtungsposition zurückgesetzt. So wird die dritte Belichtungsoperation beendet, wodurch 4 × 9 Belichtungszonen oder 4 × 9 Pixelpunkte auf der Zeichenfläche 32 erzeugt werden, wie in Fig. 9 durch die schraffierten Bereiche angedeutet ist (3. BELICHTUNGSOPERATION).
Wann immer die DMD-Einheit 18 ₁ aus der Zeichenstartposition DSP um ein ganzzahliges Vielfaches der Strecke A (N × A: n ≥ 3, 4, 5, . . .) in Plusrichtung der X-Achse des Koordinatensystems bewegt wird, wird eine Belichtungsoperation wiederholt durchgeführt, wodurch die Belichtungszonen oder Pixelpunkte nach Art einer Mehrfachbelichtung erzeugt werden.
Ist beispielsweise die zweite Belichtungsoperation beendet, wird an den vier Belichtungszonen oder Pixelpunkten, die man durch die erste Belichtungsoperation erhält, durch die ersten vier Mikrospiegelelemente, die in der ersten bzw. fünften Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, eine Doppelbelichtung vorgenommen. Wird die dritte Belichtungsoperation beendet, so wird an den betreffenden vier Belichtungszonen oder Pixelpunkten, die man durch die erste Belichtungsoperation erhält, durch die ersten vier Mikrospiegelelemente, die in der ersten, fünften bzw. neunten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, eine Dreifachbelichtung vorgenommen.
Wird dagegen die dritte Belichtungsoperation beendet, so wird an den 4 × 4 Belichtungszonen oder Pixelpunkten, die man anfänglich durch die zweite Belichtungsoperation erhält, durch die ersten vier Mikrospiegelelemente, die in der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebenten bzw. achten Zeile der DMD-Einheit 18 ₁ enthalten sind, eine Doppelbelichtung vorgenommen.
Wird beispielsweise eine Belichtungszone oder ein Pixelpunkt durch sechsmaliges Wiederholen der Belichtungsoperation erzeugt, so wird der Gesamtbelichtungspegel auf der Belichtungszone oder dem Pixelpunkt gleich 6 × p, wie der Graph nach Fig. 10 zeigt. Wie oben beschrieben, enthält die DMD-Einheit 18₁ 1024 × 1280 Mikrospiegelelemente. Wann immer die Zeichenfläche 32 um die Strecke A = 4 × C bewegt wird, wird deshalb die Belichtungsoperation wiederholt durchgeführt, und die Zahl der Belichtungsoperationen erreicht den Wert 256 (1024/4). Der Gesamtbelichtungspegel auf jeder Belichtungszone oder jedem Pixelpunkt beträgt so 256 × p.
Die übrigen DMD-Einheiten 18 ₂, 18 ₃, 18 ₄, 18 ₅, 18 ₆, 18 ₇ und 18 ₈, die in der ersten Anordnung enthalten sind, werden im Wesentlichen in gleicher Weise wie die DMD-Einheit 18 ₁ entsprechend den 1280 × N Bit-Daten betrieben, die in der dritten, fünften, siebenten, neunten, elften, dreizehnten bzw. fünfzehnten Gruppe enthalten sind (Fig. 8).
Auch werden die DMD-Einheiten 20 ₁, 20 ₂, 20 ₃, 20 ₄, 20 ₅, 20 ₆ und 20 ₇, die in der zweiten Anordnung enthalten sind, im Wesentlichen in gleicher Weise wie die DMD-Einheit 18 ₁ entsprechend den 1280 × N Bit-Daten betrieben, die in der zweiten, der vierten, der sechsten, der achten, der zehnten, der zwölften bzw. der vierzehnten Gruppe (Fig. 8) enthalten sind, abgesehen davon, dass der Start der Belichtungsoperation um eine Zeit verzögert ist, während der die Zeichenfläche 32 um die Strecke S zwischen den führenden Kanten der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und den nachlaufenden Kanten der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ bewegt wird (Fig. 3).
Wie aus Obigem hervorgeht, kann die Zahl der Belichtungsoperationen durch Ändern des Wertes der Strecke A variiert werden. Ist beispielsweise A = 2 × C, so beträgt die Zahl der Belichtungen 512. Ist A = 8 × C, so beträgt die Zahl der Belichtungen 128. Die Zahl der Belichtungen kann entsprechend der Empfindlichkeit der Fotolackschicht, der Lichtintensität des Lichtstrahls 20 ₁ etc. geeignet gewählt werden, so dass man einen guten Belichtungspegel für die Belichtungszonen oder Pixelpunkte erhält, die auf der Zeichenfläche 32 zu erzeugen sind.
In Fig. 11 ist ein Blockdiagramm der Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung gezeigt. Die Zeicheneinrichtung enthält eine Systemsteuerschaltung 34, die von einem Mikrocomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit, kurz CPU, gebildet ist, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern von Programmen und Konstanten, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) zum Speichern temporärer Daten und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenschaltung, im Folgenden kurz als I/O-Schnittstelle bezeichnet.
Die Systemsteuerschaltung 34 ist über die I/O-Schnittstelle an ein Nahbereichsnetz, kurz LAN, angeschlossen. Ferner ist die Systemsteuerschaltung 34 über das LAN an eine CAD-Station zum Entwerfen eines Schaltungsmusters und eine CAM-Station zum Editieren des entworfenen Schaltungsmusters angeschlossen. Das Schaltungsmuster wird von der CAD-Station und/oder der CAM- Station in Form von Vektorgrafikdaten gehandhabt. Die Vektorgrafikdaten oder Schaltungsmusterdaten werden nach Bedarf entweder von der CAD-Station oder der CAM-Station der Systemsteuerschaltung 34 zugeführt.
An die Systemsteuerschaltung 34 ist über die I/O-Schnittstelle eine Festplattenvorrichtung 36 angeschlossen. Wann immer die Systemsteuerschaltung 34 von der CAD-Station oder der CAM-Station die Schaltungsmusterdaten (Vektorgrafikdaten) empfängt, werden die Schaltungsmusterdaten in der Festplattenvorrichtung 36 gespeichert. Die Zeicheneinrichtung enthält eine Tastatur 38, die über die I/O- Schaltung an die Systemsteuerschaltung 34 angeschlossen ist, um verschiedene Befehle und Daten der Systemsteuerschaltung 34 zuzuführen.
Die Zeicheneinrichtung hat ferner einen Vektor-Raster-Wandler 40 und einen Bitmap-Speicher 42. Vor einer Zeichenoperation werden eine Reihe von Vektorgrafik-Schaltungsmusterdaten aus der Festplattenvorrichtung 36 ausgelesen und dem Vektor-Raster-Wandler 40 zugeführt, in dem die Vektorgrafik- Schaltungsmusterdaten in Rastergrafik-Schaltungsmusterdaten gewandelt werden. Die gewandelten Rastergrafik-Schaltungsmusterdaten werden sukzessive aus dem Vektor-Raster-Wandler an den Bitmap-Speicher 42 ausgegeben, in dem die Rastergrafik-Schaltungsmusterdaten entwickelt und gespeichert werden, wie in Fig. 8 gezeigt ist.
Das Auslesen der Vektorgrafik-Schaltungsmusterdaten, das Wandeln der Vektorgrafik-Schaltungsmusterdaten in die Rastergrafik-Schaltungsmusterdaten und das Speichern der Rastergrafik-Schaltungsmusterdaten in dem Bitmap-Speicher 42 erfolgen entsprechend Befehlssignalen, die der Systemsteuerschaltung 34 durch Betätigen der Tastatur 38 zugeführt werden.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert, enthält jede laterale Bit-Datenzeile, die mit einer Zeilennummer N nummeriert ist, 1280 × 15 Bit-Daten. Diese 1280 × 15 Bit-Daten sind in fünfzehn Gruppen unterteilt, nämlich eine erste, eine zweite, eine dritte, . . ., eine dreizehnte, eine vierzehnte und eine fünfzehnte Gruppe, die jeweils 1280 Bit-Daten enthalten. Wie ebenfalls schon erläutert, werden die in der ersten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ entsprechend den Bit- Daten betrieben, die in den jeweiligen ungeradzahlig nummerierten Gruppen (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) enthalten sind. Die DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ werden entsprechend den Bit-Daten betrieben, die in den jeweiligen geradzahlig nummerierten Gruppen (2. G, 4. G, . . ., 12. G und 14. G) enthalten sind.
Die Zeicheneinrichtung enthält ferner eine DMD-Treiberschaltung 44 zum Betreiben der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und 20 ₁ bis 20 ₇. Wie aus Fig. 11 hervorgeht, sind die in der ersten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ als Block und auch die in der zweiten Anordnung enthaltenen DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ als Block dargestellt. In Fig. 11 ist die von den DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ vorgenommene Belichtungsoperation durch den gestrichelten Pfeil AL1 und die von den DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ vorgenommene Belichtungsoperation durch den gestrichelten Pfeil AL2 angedeutet.
Während einer Zeichenoperation werden die 1280 Bit-Daten wiederholt aus jeder lateralen Bit-Datenzeile N jeder Gruppe, die im Bitmap-Speicher 42 definiert ist, ausgelesen. Die Zahl der Auslesevorgänge jeder lateralen Bit-Datenzeile N ist gleich der Zahl der Belichtungsoperationen, die vorgesehen ist, um einen geeigneten Belichtungspegel für jede Belichtungszone oder jeden Pixelpunkt zu erhalten. Das Auslesen der 1280 Bit-Daten aus jeder lateralen Bit-Datenzeile N jeder Gruppe, die in dem Bitmap-Speicher 42 definiert ist, wird entsprechend der Bewegung der Zeichenfläche 32 in Minusrichtung der X-Achse des Koordinatensystems gesteuert.
Erreicht die Zeichenfläche 32 die Zeichenstartposition DSP, so werden die 1280 Bit-Daten aus der ersten lateralen Bit-Datenzeilen N = 1 jeder ungeradzahlig nummerierten Gruppe (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) für die erste Belichtungsoperation ausgelesen, in der die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der ersten Zeile jeder DMD-Einheit 18 ₁, . . ., 18 ₈ enthalten sind, entsprechend den 1280 Bit-Daten betrieben, wie unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert wurde.
Wird die Zeichenfläche 32 aus der Zeichenstartposition DSP um die Strecke A bewegt, so werden die 1280 Bit-Daten aus den (A/C + 1) lateralen Bit-Datenzeilen N = 1, . . ., (A/C + 1) jeder ungeradzahlig nummerierten Gruppe (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) für die zweite Belichtungsoperation ausgelesen. Da in dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel A = 4 × C gilt, werden in der zweiten Belichtungsoperation die 1280 × 5 Mikrospiegelelemente, die in der ersten, der zweiten, der dritten, der vierten und der fünften Zeile jeder DMD-Einheit 18 ₁, . . ., 18 ₈ enthalten sind, wiederholt entsprechend den 1280 × 5 Bit-Daten betrieben, die in der fünften Zeile N = 5, der vierten Zeile N = 4, der dritten Zeile N = 3, der zweiten Zeile N = 2 und der ersten Zeile N = 1 enthalten sind, wie unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert wurde.
Allgemein wird die Zahl der Belichtungsoperationen durch eine Variable i angegeben, die bezogen auf die Bewegung der Zeichenfläche 32 wie folgt definiert ist:
i = INT [L/A] + 1.
Darin bezeichnet der Berechnungsfaktor INT [. . .] den Quotienten der Klammerdivision, d. h. der Ganzzahlfunktion (falls L < A, INT [L/A] = 0), und L die Bewegungsstrecke der Zeichenfläche 32 ausgehend von der Zeichenstartposition DSP.
Mit der Variable i ist die Zeilennummer der lateralen Bit-Datenzeile N, aus der die 1280 Bit-Daten zuletzt in jeder ungeradzahlig nummerierten Gruppe (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) in jeder Belichtungsoperation ausgelesen werden, durch folgende Gleichung gegeben:
N = ((i - 1) × A/C + 1).
Wird in dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel (A = 4 × C) die dritte Belichtungsoperation durchgeführt (i = 3), so wird die zuletzt gelesene Zeilennummer N = 9, wie sich aus Fig. 9 ergibt.
In diesem Ausführungsbeispiel hat jede DMD-Einheit 18₁, . . ., 18₈ 1024 × 1280 Mikrospiegelelemente. Ist die zuletzt gelesene Zeilennummer N = 1024, so erreicht die Zahl der lateralen Bit-Datenzeilen, von denen jeweils die 1280 Bit-Daten in einer Belichtungsoperation ausgelesen werden, die Maximalzahl 1024. Erreicht in dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel (A = 4 × C) die Zahl der Belichtungsoperationen i den Wert 257, so ist die zuletzt gelesene Zeilennummer N = 1025. In diesem Fall werden die 1280 Bit-Daten aus jeder der 1024 lateralen Bit-Datenzeilen ausgelesen, die mit den Zeilennummern N = 2 bis N = 1025 nummeriert sind. Nachdem die Zahl der lateralen Bit-Datenzeilen die maximale Zahl von 1024 erreicht hat, d. h. die zuletzt gelesene Zeilenzahl N den Wert 1024 übersteigt, verschiebt sich nämlich die Zeilennummer der lateralen Bit-Datenzeile N, aus der die 1280 Bit-Daten in jeder ungeradzahlig nummerierten Gruppe (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) ausgelesen werden, entsprechend der Bewegung der Zeichenfläche 32.
Wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Belichtungsoperation durchgeführt, so ist es möglich, die Zeilennummer N der lateralen Bit-Datenzeile, aus der die 1280 Bit-Daten zuerst ausgelesen werden, allgemein nach folgender Unterscheidungsgleichung zu bestimmen:
I = ((i - 1)× A/C + 1) - 1024.
Ist I ≤ 0 so ist die zuerst gelesene Zeilennummer N gleich 1, und ist I > 0, so ist die zuerst gelesene Zeilennummer N durch (I + 1) bestimmt. In beiden Fällen ist die zuletzt gelesene Zeilennummer N durch ((i - 1) × A/C + 1) bestimmt.
Der vorstehend erläuterte, die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ betreffende Sachverhalt gilt auch für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇, abgesehen davon, dass der Beginn der anfänglichen Belichtungsoperation der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ um eine Zeit verzögert ist, während der der Zeichentisch 14 und damit die Zeichenfläche 32 um die Strecke S zwischen den führenden Kanten der DMD-Einheiten 181 bis 18 ₈ und den nachlaufenden Kanten der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ bewegt wird (Fig. 3).
In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen 46 den Antriebsmotor zum Bewegen des Zeichentisches 14 und damit der Zeichenfläche 32 längs der beiden Führungsschienen 12, d. h. längs der X-Achse des Koordinatensystems. In Fig. 11 ist der geeignete, zwischen dem Zeichentisch 14 und dem Antriebsmotor 46 angeordnete Antriebsmechanismus durch den gestrichelten Pfeil AL3 symbolisiert.
In diesem Ausführungsbeispiel enthält der Antriebsmotor 46 einen Schrittmotor. Der Schrittmotor 46 wird von einer Treiberschaltung 48 angesteuert, die von einer X-Achsen-Steuerschaltung 50 betrieben wird. Um das Bewegen des Zeichentisches 14 genau zu steuern, ist die X-Achsen-Steuerschaltung 50 an einem an dem Zeichentisch 14 befestigten X-Positions-Erfassungssensor 52 angeschlossen, der einer linearen X-Skala 54 zugeordnet ist, die an der Basis 10 befestigt und längs der X-Achse des Koordinatensystems angeordnet ist.
Der X-Positions-Erfassungssensor enthält beispielsweise einen Lichtsender mit einer lichtaussendenden Diode (LED), und einen Lichtempfänger mit einer Fotodiode. Die lineare X-Skala 54 hat mehrere Unterteilungen, die eine Strecke darstellen, entlang der der Zeichentisch 14 längs der X-Achse des Koordinatensystems bewegt wird. Die feinen Unterteilungen der linearen X-Skala 54 sind jeweils als feine reflektierende Fläche ausgebildet. Während sich der Zeichentisch 14 bewegt, gibt der Lichtsender des Sensors 52 Licht auf die Unterteilungen der Skala 54 aus, und der Lichtempfänger des Sensors 52 empfängt das an jeder Unterteilung der Skala 54 reflektierte Licht. In Fig. 11 ist das reflektierte Licht durch den gestrichelten Pfeil AL4 symbolisiert.
Der X-Positions-Erfassungssensor 52 erzeugt auf Grundlage des empfangenen Lichtes eine Reihe von Taktimpulsen, die an die X-Achsen-Steuerschaltung 50 ausgegeben werden, welche die Treiberschaltung 48 auf Grundlage dieser Taktimpulse betreibt, wobei eine Reihe von Antriebstaktimpulsen von der Treiberschaltung 48 an den Schrittmotor 46 ausgegeben wird. Auf diese Weise kann die Bewegung des Zeichentisches 14 entsprechend der Genauigkeit der Unterteilungen der linearen X-Skala 54 gesteuert werden.
Wie in Fig. 11 gezeigt, ist die X-Achsen-Steuerschaltung an die Systemsteuerschaltung 34 angeschlossen und wird unter deren Kontrolle betrieben. Die von dem Erfassungssensor 52 ausgegebenen Taktimpulse werden über die X- Achsen-Steuerschaltung 50 der Systemsteuerschaltung 35 zugeführt. So kann die Systemsteuerschaltung 34 die Position des Zeichentisches 14 während seiner Bewegung längs der X-Achse des Koordinatensystems erkennen und überwachen.
Die Fig. 12, 13 und 14 zeigen ein Flussdiagramm einer Zeichenroutine, die in der Systemsteuerschaltung 34 ausgeführt wird. Die Zeichenroutine wird durch Einschalten eines nicht gezeigten Stromversorgungsschalters der Zeicheneinrichtung gestartet.
Im Folgenden wird angenommen, dass Rastergrafik-Schaltungsmusterdaten gemäß Fig. 8 schon in dem Bitmap-Speicher 42 entwickelt und gespeichert sind und dass verschiedene Daten (z. B. Streckendaten d und A, Geschwindigkeitsdaten für den Zeichentisch 14 etc.), die zum Ausführen der Zeichenroutine erforderlich sind, dem RAM der Systemsteuerschaltung 34 schon über die Tastatur 38 zugeführt sind.
In Schritt 1201 wird kontrolliert, ob eine Zeichenstarttaste auf der Tastatur 38 betätigt worden ist. Wird eine Betätigung der Zeichenstarttaste bestätigt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1202 fort, in dem Merker oder Flags F1 und F2 jeweils mit dem Wert 0 und Zähler i und j jeweils mit dem Wert 1 initialisiert werden.
Das Flag F1 gibt an, ob alle Belichtungsoperationen für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ abgeschlossen sind. Das Flag F1 wechselt von 0 auf 1, wenn der Abschluss aller Belichtungsoperationen bestätigt wird, wie nachfolgend beschrieben wird.
Das Flag F2 gibt an, ob ein auf dem Zeichentisch 14 angeordnetes Werkstück eine für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ vorgesehene Zeichenstartposition erreicht hat. Das Flag F2 wechselt von 0 auf 1, wenn festgestellt wird, dass das Werkstück an der für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ bestimmten Zeichenstartposition angelangt ist, wie nachfolgend beschrieben wird.
Der Zähler i zählt die Zahl der Belichtungsoperationen für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈, und der Zähler j zählt die Zahl der Belichtungsoperationen für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇, wie nachfolgend beschrieben wird.
In Schritt 1203 wird der Schrittmotor 46 so angesteuert, dass der Zeichentisch 14 aus einer Anfangsposition in Minusrichtung der X-Achse des Koordinatensystems zur Brückenkonstruktion 16 hin bewegt wird. Dies bedeutet, dass sowohl die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ als auch die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ in Plusrichtung der X-Achse des Koordinatensystems bewegt werden.
Befindet sich der Zeichentisch 14 in der Anfangsposition, so wird eine Anfangsposition des auf dem Zeichentisch 14 angeordneten Werkstücks im Vorfeld bezogen auf das X-Y-Koordinatensystem spezifiziert und über die Tastatur 38 in Form von Anfangspositionsdaten der Systemsteuerschaltung 34 zugeführt.
In Schritt 1204 wird kontrolliert, ob das auf dem Zeichentisch 14 angeordnete Werkstück eine für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ vorgesehene Zeichenstartposition erreicht hat. Wird bestätigt, dass das Werkstück an der Zeichenstartposition für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ angelangt ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1205 fort, in dem ermittelt wird, ob das Flag F1 gleich 0 oder 1 ist. Da im Anfangsstadium F1 = 1, fährt der Steuerablauf mit Schritt 1206 fort, in dem folgende Berechnung durchgeführt wird:
I ← ((i - 1)× A/C + 1) - 1024.
In Schritt 1207 wird ermittelt, ob das Ergebnis I gleich oder kleiner als 0 ist. Im Anfangsstadium, in dem die erste Belichtungsoperation für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ durchgeführt werden soll (i = 1), ist das Ergebnis I negativ (I < 0). Der Steuerablauf fährt somit mit Schritt 1208 fort, in dem die 1280 Bit-Daten aus den ersten lateralen Bit-Datenzeilen N = 1 jeder ungeradzahlig nummerierten Gruppe (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) in dem Bitmap-Speicher 42 ausgelesen werden (Fig. 8), da folgendes gilt: falls i = 1, dann N = ((i - 1) × A/C + 1) = 1.
Dann fährt der Steuerablauf ausgehend von Schritt 1208 mit Schritt 1210 fort, in dem die erste Belichtungsoperation entsprechend den ausgelesenen Bit-Daten (i = 1) vorgenommen wird. So werden die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der ersten Zeile jeder DMD-Einheit 18 ₁, . . ., 18 ₈ enthalten sind, entsprechend den 1280 Bit-Daten betrieben, die in der ersten lateralen Bit-Datenzeile N = 1 jeder ungeradzahlig nummerierten Gruppe (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) in dem Bitmap- Speicher 42 enthalten sind (Fig. 8). Nachdem die erste Belichtungsoperation gestartet ist, fährt der Steuerablauf mit Schritt 1211 fort, in dem der Zählerwert des Zählers i um 1 inkrementiert wird.
In Schritt 1212 (Fig. 13) wird ermittelt, ob das Flag F2 gleich 0 oder 1 ist. Da im Anfangsstadium F2 gleich 0 ist, fährt der Steuerablauf mit Schritt 1213 fort, in dem kontrolliert wird, ob das Werkstück auf dem Zeichentisch 14 eine für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ vorgesehene Zeichenstartposition erreicht hat. Da im Anfangsstadium das Werkstück auf dem Zeichentisch 14 die Zeichenstartposition für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ noch nicht erreicht hat, fährt der Steuerablauf ausgehend von Schritt 1213 mit Schritt 2121 fort (Fig. 14), in dem kontrolliert wird, ob alle Belichtungsoperationen für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ abgeschlossen sind. Da im Anfangsstadium natürlich noch nicht alle Belichtungsoperationen für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ abgeschlossen sind, fährt der Steuerablauf mit Schritt 1222 fort.
In Schritt 1222 wird kontrolliert, ob nach Beginn der ersten Belichtungsoperation das Werkstück um die Strecke d bewegt worden ist. Wie bereits oben erläutert, ist die Strecke d kleiner als die Abmessung C (20 µm) der Pixelgröße C × C. Wird in Schritt 1222 eine Bewegung des Werkstücks um die Strecke d festgestellt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1223 fort, in dem die erste Belichtungsoperation gestoppt wird.
In Schritt 1224 wird überprüft, ob das Werkstück ausgehend von der für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ vorgesehenen Zeichenstartposition um ein ganzzahliges Vielfaches der Strecke A bewegt worden ist. In diesem Anfangsstadium wird also überprüft, ob das Werkstück ausgehend von der vorstehend genannten Zeichenstartposition um das Einfache der Strecke A bewegt worden ist. Wird festgestellt, dass das Werkstück um die Strecke A bewegt worden ist, so kehrt der Steuerablauf zu Schritt 1205 zurück (Fig. 12).
Für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ wird also eine Belichtungsoperation wiederholt durchgeführt, wann immer das Werkstück ausgehend von der für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ bestimmten Zeichenstartposition um ein ganzzahliges Vielfaches der Strecke A bewegt worden ist (Schritt 1210), und der Zählerwert des Zählers i wird jedes Mal um 1 inkrementiert, wenn die Belichtungsoperation wiederholt wird (Schritt 1211).
Ist A gleich 4 × C, so ist, wie oben erläutert, das berechnete Ergebnis I (Schritt 1206) negativ (I < 0), bis der Zählerwert des Zählers i den Wert 256 erreicht. Folglich werden in jeder Belichtungsoperation in Schritt 1208 die 1280 Bit-Daten aus jeder der lateralen Bit-Datenzeilen, nummeriert mit N = 1 bis N = ((i - 1) × A/C + 1), jeder ungeradzahlig nummerierten Gruppe (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) in dem Bitmap-Speicher 42 (Fig. 8) ausgelesen.
Übersteigt dagegen der Zählerwert des Zählers i den Wert 257, so wechselt das berechnete Ergebnis I (Schritt 1206) von negativ auf positiv (I > 0). Der Steuerablauf fährt so mit Schritt 1209 fort, in dem die 1280 Bit-Daten aus jeder der lateralen Bit-Datenzeilen, nummeriert mit N = (I + 1) bis N = ((i - 1) × A/C + 1), jeder ungeradzahlig nummerierten Gruppe (1. G, 3. G, . . ., 13. G und 15. G) in dem Bitmap-Speicher 42 (Fig. 8) ausgelesen werden.
Wird während der von der ersten Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ vorgenommenen Zeichenoperation in Schritt 1213 festgestellt, dass das Werkstück an der für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ vorgesehenen Zeichenstartposition angelangt ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1214 fort, in dem das Flag F2 auf 1 gesetzt wird. Dann wird in Schritt 1214 folgende Berechnung angestellt:
J ← (j - 1) × A/C + 1) - 1024.
In Schritt 1216 wird ermittelt, ob das Ergebnis J gleich oder kleiner als 0 ist. Im Anfangsstadium, in dem die erste Belichtungsoperation für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ erfolgen soll (j = 1), ist das Ergebnis J negativ (J < 0). Der Steuerablauf fährt so mit Schritt 1214 fort, in dem die 1280 Bit-Daten aus den ersten lateralen Bit-Datenzeilen N = 1 jeder geradzahlig nummerierten Gruppe (2. G, 4. G, . . ., 12. G und 14. G) in dem Bitmap-Speicher 42 (Fig. 8) ausgelesen werden, da folgendes gilt: falls j = 1, dann N = ((j - 1) × A/C + 1) = 1.
Dann fährt der Steuerablauf ausgehend von Schritt 1217 mit Schritt 1219 fort, in dem die erste Belichtungsoperation entsprechend den ausgelesenen Bit-Daten (j = 1) durchgeführt wird. So werden die 1280 Mikrospiegelelemente, die in der ersten Zeile jeder DMD-Einheit 20 ₁, . . ., 20 ₇ enthalten sind, entsprechend den 1280 Bit-Daten betrieben, die in der ersten lateralen Bit-Datenzeile N = 1 jeder geradzahlig nummerierten Gruppe (2. G, 4. G, . . ., 12. G und 14. G) in dem Bitmap- Speicher 42 (Fig. 8) enthalten sind. Nach Start der ersten Belichtungsoperation fährt der Steuerablauf mit Schritt 1220 fort, in dem der Zählerwert des Zählers j um 1 inkrementiert wird.
In Schritt 1221 (Fig. 14) wird überprüft, ob alle Belichtungsoperationen für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ abgeschlossen sind. Wird der Abschluss aller Belichtungsoperationen für die erste Anordnung der DMD- Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ nicht festgestellt (d. h. in Schritt 1210 ist eine Belichtungsoperation für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ gestartet worden), so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1222 fort.
In Schritt 1222 wird überprüft, ob das Werkstück um die Strecke d bewegt worden ist, nachdem sowohl die Belichtungsoperation für die erste Anordnung der DMD- Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ als auch die Belichtungsoperation für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ gestartet worden sind. Wird in Schritt 1222 festgestellt, dass das Werkstück um die Strecke d bewegt worden ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1223 fort, in dem die Belichtungsoperationen sowohl für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ als auch für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ gestoppt werden.
In Schritt 1224 wird überprüft, ob das Werkstück ausgehend von den Zeichenstartpositionen sowohl für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ als auch für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ um ein ganzzahliges Vielfaches der Strecke A bewegt worden ist. Wird eine solche Bewegung des Werkstücks um die Strecke A festgestellt, so kehrt der Steuerablauf zu Schritt 1205 (Fig. 13) zurück.
Die Belichtungsoperationen sowohl für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ als auch für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ werden nämlich wiederholt durchgeführt, wann immer das Werkstück ausgehend von den Zeichenstartpositionen für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ und für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ um ein ganzzahliges Vielfaches der Strecke A bewegt worden ist (Schritte 1210 und 1219), und die Zählerwerte der Zähler i und j werden inkrementiert, wann immer beide Belichtungsoperationen wiederholt werden (Schritt 1211 und 1220).
Ähnlich dem Fall für das berechnete Ergebnis I (Schritt 1206) ist bei A = 4 × C das berechnete Ergebnis J (Schritt 1215) ebenfalls negativ (J < 0), bis der Zählerwert des Zählers j den Wert 256 erreicht, da die in der ersten Anordnung vorgesehenen DMD-Einheiten 18 ₁, . . ., 18 ₈ identisch mit denen in der zweiten Anordnung vorgesehenen DMD-Einheiten 20 ₁, . . ., 20 ₇ sind. Folglich werden in jeder Belichtungsoperation in Schritt 1217 die 1280 Bit-Daten aus jeder der lateralen Bit- Datenzeilen, nummeriert mit N = 1 bis N = ((j - 1) × A/C + 1), jeder geradzahlig nummerierten Gruppe (2. G, 4. G, . . ., 12. G und 14. G) in dem Bitmap-Speicher 42 (Fig. 8) ausgelesen.
Übersteigt dagegen der Zählerwert des Zählers j den Wert 257, so wechselt das berechnete Ergebnis J (Schritt 1215) von negativ auf positiv (J > 0). Der Steuerablauf fährt somit mit Schritt 1218 fort, in dem die 1280 Bit-Daten aus jedem der lateralen Bit-Datenzeilen, nummeriert mit N = (J + 1) bis N = ((j - 1) × A/C + 1), jeder geradzahlig nummerierten Gruppe (2. G, 4. G, . . ., 12. G und 14. G) in dem Bitmap-Speicher 42 (Fig. 8) ausgelesen werden.
Nachdem die Zeichenoperation durch die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ gestartet ist, überspringt der Steuerablauf die Schritte 1213 und 1214 und fährt mit Schritt 1215 fort, da F2 gleich list.
Wird in Schritt 1221 in Fig. 14 der Abschluss aller Belichtungsoperationen für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ festgestellt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1225 fort, in dem das Flag F1 auf 1 gesetzt wird. Dann wird in Schritt 1226 überprüft, ob alle Belichtungsoperationen für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ abgeschlossen sind.
Wird in Schritt 1226 der Abschluss aller Belichtungsoperationen für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ nicht festgestellt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1222 fort. Ab hier wird nur noch die Belichtungsoperation für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ wiederholt durchgeführt, und zwar im Wesentlichen in gleicher Weise, wie dies oben beschrieben wurde.
Nachdem alle Belichtungsoperationen für die erste Anordnung der DMD-Einheiten 18 ₁ bis 18 ₈ abgeschlossen sind, überspringt der Steuerablauf die Schritte 1206 bis 1211 und fährt mit Schritt 1212 (Fig. 13) fort, da F1 gleich 1 ist.
Wird in Schritt 1226 der Abschluss aller Belichtungsoperationen für die zweite Anordnung der DMD-Einheiten 20 ₁ bis 20 ₇ festgestellt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt 1227 fort, in dem der Schrittmotor 46 rückwärts angesteuert wird, wodurch der Zeichentisch 14 in Richtung der Anfangsposition bewegt wird. Dann wird in Schritt 1228 überprüft, ob der Zeichentisch 14 in die Anfangsposition zurückgekehrt ist. Wird dies bestätigt, so endet die Routine.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, kann dadurch, dass der Zeichentisch während der Zeichenoperation kontinuierlich bewegt wird, ein Schaltungsmuster effizient mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück gezeichnet werden. Selbst wenn eine Lichtquellenvorrichtung mit geringer Leistung eingesetzt wird, kann so infolge der kontinuierlichen Bewegung des Zeichentisches ein Schaltungsmuster mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit gezeichnet werden.
Durch die Erfindung ist es nicht mehr erforderlich, den Zeichentisch wiederholt zu beschleunigen und abzubremsen. Dadurch wird die Schadensanfälligkeit des für den Zeichentisch bestimmten Antriebsmechanismus verringert.
Selbst wenn eines der optischen Modulationselemente der Belichtungseinheit ausfällt, kann ohne Ersetzen der Belichtungseinheit durch eine neue die Zeichenoperation korrekt durchgeführt werden, da eine Belichtungszone oder ein Pixelpunkt unter Verwendung mehrerer verschiedener Modulationselemente oder Mikrospiegelelemente nach Art einer Mehrfachbelichtung auf der Zeichenfläche erzeugt werden. Ferner kann aus vorstehend genannten Gründen selbst dann, wenn die von den verschiedenen Modulationselementen oder Mikrospiegelelementen reflektierten Lichtstrahlen etwas ungleichmäßige Intensitäten haben, ein Schaltungsmuster mit gleichmäßigem Belichtungspegel auf die Zeichenfläche gezeichnet werden.

Claims

1. Mehrfachbelichtungs-Zeichenverfahren zum Zeichnen eines Musters auf eine Zeichenfläche (32) unter Verwendung einer Belichtungseinheit (18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇), die mehrere matrixartig angeordnete optische Modulationselemente enthält, mit folgenden Schritten
kontinuierliches Bewegen der Belichtungseinheit (18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇) mit konstanter Geschwindigkeit relativ zu der Zeichenfläche (32) in einer Matrixrichtung, die durch die Matrixanordnung der optischen Modulationselemente festgelegt ist, und
sukzessives und selektives Ansteuern der Modulationselemente, die in regelmäßigem Abstand voneinander, in der Matrixrichtung fluchtend angeordnet sind, auf Grundlage eines gleichen Bitdatums zum Modulieren eines auf die Modulationselemente fallenden Lichtstrahls, wann immer die Belichtungseinheit (18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇) um eine dem regelmäßigen Abstand entsprechende Strecke bewegt wird, um durch die sukzessive modulierten Lichtstrahlen einen Pixelpunkt auf der Zeichenfläche (32) nach Art einer Mehrfachbelichtung zu erzeugen,
wobei die Belichtungszeit zum Erzeugen des Pixelpunktes durch jeden der sukzessive modulierten Lichtstrahlen kürzer ist als die Zeit, die zum Bewegen der Belichtungseinheit (18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇) um eine der Größe des Pixelpunktes entsprechende Strecke erforderlich ist.

2. Zeichenverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem regelmäßigen Abstand entsprechende Strecke dem ganzzahligen Vielfachen der Größe des Pixelpunktes entspricht.

3. Zeichenverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Belichtungen zum Erzeugen des Pixelpunktes auf der Zeichenfläche (32) durch die sukzessive modulierten Lichtstrahlen dem Quotienten entspricht, der sich durch Division der Länge der fluchtenden Anordnung der Modulationselemente durch die dem regelmäßigen Abstand entsprechende Strecke ergibt.

4. Mehrfachbelichtungs-Zeicheneinrichtung zum Zeichnen eines Musters auf eine Zeichenfläche (32) unter Verwendung einer Belichtungseinheit (18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇), die mehrere matrixartig angeordnete optische Modulationselemente enthält, mit
einem Bewegungssystem (12, 14, 46, 48, 50, 52) zum kontinuierlichen Bewegen der Belichtungseinheit (18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇) mit konstanter Geschwindigkeit relativ zu der Zeichenfläche (32) in einer Matrixrichtung, die durch die Matrixanordnung der Modulationselemente festgelegt ist,
einem Modulationssystem (24, 26, 28, 40, 42, 44) zum sukzessiven und selektiven Ansteuern der Modulationselemente, die in regelmäßigem Abstand voneinander in Matrixrichtung fluchtend angeordnet sind, auf Grundlage eines gleichen Bitdatums zum Modulieren eines auf die Modulationselemente fallenden Lichtstrahls, wann immer die Belichtungseinheit (18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇) um eine dem regelmäßigen Abstand entsprechende Strecke bewegt wird, um durch die sukzessive modulierten Lichtstrahlen einen Pixelpunkt auf der Zeichenfläche nach Art einer Mehrfachbelichtung zu erzeugen, und
einem Steuersystem (34) zum Steuern des Bewegungssystems (12, 14, 46, 48, 50, 52) und des Modulationssystems (24, 26, 28, 40, 42, 44) derart, dass die Belichtungszeit zum Erzeugen des Pixelpunktes durch jeden der sukzessive modulierten Lichtstrahlen kürzer ist als die Zeit, die zum Bewegen der Belichtungseinheit (18 ₁ bis 18 ₈, 20 ₁ bis 20 ₇) um eine der Größe des Pixelpunktes entsprechende Strecke erforderlich ist.

5. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationssystem (24, 26, 28, 40, 42, 44) eine Fokussieroptik (28) hat, die den Pixelpunkt mit dem modulierten Lichtstrahl auf der Zeichenfläche (32) so erzeugt, dass dieser die gleiche Größe wie das entsprechende Modulationselement hat, wobei die dem regelmäßigen Abstand entsprechende Strecke einem ganzzahligen Vielfachen der Größe des Pixelpunktes entspricht.

6. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Belichtungen zum Erzeugen des Pixelpunktes auf der Zeichenfläche (32) durch die sukzessive modulierten Lichtstrahlen in Folge der Fokussieroptik dem Quotienten entspricht, der sich aus der Division der Länge der fluchtenden Anordnung der optischen Modulationselemente durch die dem regelmäßigen Abstand entsprechende Strecke ergibt.