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Dokumentenidentifikation DE2760172C2 08.01.1987
Titel Verfahren zum programmgesteuerten, fotographischen Zeichnen mittels einer Lichtzeicheneinrichtung
Anmelder Marconi Instruments Ltd., St. Albans, Hertfordshire, GB
Erfinder Eadie, David William, Corfe Mullen, Dorset, GB;
Hancock, Charles John, Bornemouth, Dorset, GB
Vertreter Manitz, G., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Finsterwald, M., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; Heyn, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., 8000 München; Rotermund, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 7000 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 27.09.1977
DE-Aktenzeichen 2760172
File number of basic patent 27433825
Offenlegungstag 30.03.1978
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 08.01.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.01.1987
IPC-Hauptklasse B43L 13/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum programmgesteuerten, fotographischen Zeichnen, insbesondere von gedruckten Schaltungen, mittels einer Lichtzeicheneinrichtung, die aus einer Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahls zur Belichtung eines Punktes auf einer fotoempfindlichen Oberfläche und einer Anordnung zur Bewegung des Lichtpunktes relativ zu der Oberfläche besteht, wobei eine erste Lichtquelle der Lichtzeicheneinrichtung in einem ersten Modus in der Weise betrieben wird, daß sie kontinuierlich Licht zur Belichtung von Linien auf der fotoempfindlichen Oberfläche liefert, und eine zweite Lichtquelle der Lichtzeicheneinrichtung, die aus einer Blitzlichtquelle besteht, in einem zweiten Modus so betrieben wird, daß Flächenbereiche in ausgewählten Positionen auf der fotoempfindlichen Oberfläche belichtet werden, wobei eine Lichtquellen-Auswahleinrichtung sicherstellt, daß jeweils nur eine der beiden Lichtquellen eine zur Projektion des Lichtstrahles geeignete Quelle darstellt.

Bei einem derartigen Verfahren wird entweder die Lichtzeicheneinrichtung mittels eines Schlittens relativ zur fotoempfindlichen Oberfläche oder die fotoempfindliche Oberfläche relativ zur Lichtzeicheneinrichtung bewegt. Beim Betrieb der Lichtzeicheneinrichtung im ersten Modus wird bei relativ zur fotoempfindlichen Oberfläche bewegtem Lichtstrahl zur Belichtung von Linien kontinuierlich Licht auf die fotoempfindliche Oberfläche projiziert. Dieses kontinuierlich abgegebene Licht wird von einer ersten Lichtquelle geliefert. Beim Betrieb der Lichtzeicheneinrichtung im zweiten Modus werden Flächenbereiche in ausgewählten Positionen auf der fotoempfindlichen Oberfläche belichtet, indem der strahlengang einer zweiten Lichtquelle, beispielsweise einer Blitzlichtquelle, im allgemeinen durch eine auswechselbare oder umschaltbare Figurenblende mit Blendenöffnungen in Form von Symbolen, Figuren oder dergleichen beeinflußt wird.

Bei einem aus der DE-AS 12 22 687 bekannten Verfahren der eingangs genannten Art wird gemäß einer ersten Ausführungsform einer Lichtzeicheneinrichtung sowohl für den Betrieb im ersten als auch im zweiten Modus jeweils eine normale Projektionslampe, im letzteren Falle eine Projektionslampe mit zugeordnetem Blendenverschluß, verwendet. Bei einer weiteren Ausführungsform der Lichtzeicheneinrichtung ist vorgesehen, für den zweiten Modus anstelle einer normalen Projektionslampe mit zugeordnetem Blendenverschluß zur Einsparung des Blendenverschlusses eine Blitzlampe zu verwenden.

Beim Betrieb im zweiten Modus, bei dem auseinanderliegende Flächenbereiche belichtet werden sollen, kann es nun insbesondere bei einer relativ großen Anzahl von Flächenbereichen zu einer beträchtlichen Erhöhung der Gesamtzeitdauer kommen, die zur Herstellung einer belichteten Maske oder dergleichen erforderlich ist. So muß beispielsweise ein die Strahlprojektionseinrichtung tragender Schlitten ausgehend von einer vorhergehenden Belichtungsposition aus dem Stillstand auf die maximale Geschwindigkeit beschleunigt und schließlich vor Erreichen der nächsten Belichtungsposition wieder abgebremst werden. Die zur Bewegung des Schlittens von einer Position zur anderen erforderliche Zeit stellt einen verhältnismäßig großen Anteil der Gesamtzeit dar, die für die Belichtung einer vollständigen Vorlage erforderlich ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem ohne die Erfordernis besonderer zusätzlicher Hilfsmitel die zur Belichtung von Flächenbereichen nach dem zweiten Modus erforderliche Zeit und somit die zur vollständigen Belichtung der fotoempfindlichen Oberfläche benötigte Gesamtzeit bei Aufrechterhaltung einer äußerst hohen Belichtungsgenauigkeit wesentlich verkürzt wird.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Intensität und die Dauer der mittels der Blitzlichtquelle erzeugten Lichtblitze in Abhängigkeit von der maximalen Geschwindigkeit zwischen Lichtquelle und fotoempfindlicher Oberfläche gewählt und mit diesen Lichtblitzen eine verzerrungsfreie Belichtung abgegrenzter Flächenbereiche nach dem zweiten Modus unter Aufrechterhaltung der Bewegung zwischen Lichtquelle und fotoempfindlicher Oberfläche vorgenommen wird.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens wird auf besonders einfache Art und Weise nicht nur eine beträchtliche Verkürzung der zur vollständigen Belichtung von auseinanderliegenden diskreten Flächenbereichen erforderlichen Gesamtzeitdauer erreicht, sondern auch sichergestellt, daß die Belichtung eines jeweiligen Flächenbereiches mit höchster Genauigkeit durchgeführt wird.

Die gewonnene Zeitersparnis fällt insbesondere dann ins Gewicht, wenn eine Vielzahl von auseinanderliegenden, beispielsweise rasterförmig angeordneten diskreten Flächenbereichen zu belichten ist. Indem Dauer und Intensität der Lichtblitze auf die im Betrieb maximal mögliche Bewegungsgeschwindigkeit zwischen Lichtpunkt und Oberfläche abgestimmt sind, können insbesondere auch die Eigenschaften der Anordnung zur Bewegung des Lichtpunktes relativ zu der Oberfläche optimal ausgenutzt werden.

So ist vorteilhafterweise vorgesehen, die Flächenbereiche, an denen das Blitzlicht mit kurzer Dauer und hoher Intensität erregt wird, bei maximaler Relativgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und fotoempfindlicher Oberfläche zu belichten.

Das heißt, die Lichtzeicheneinrichtung kann bei höchster Belichtungsgenauigkeit ohne weiteres den jeweils zu belichtenden Flächenbereich auch mit höchster Geschwindigkeit überstreifen. Aufgrund der sehr kurzen Dauer und der relativ hohen Intensität der Lichtblitze wird nämlich auch in diesem Grenzfall stets ohne irgendein Verschwimmen der fotographischen Bilder der Flächenbereiche eine ausreichende Belichtung des jeweiligen Flächenbereiches sichergestellt. Da die Zeitdauer und die Intensität der Lichtblitze stets gleichbleibt, wird unabhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit, mit der die Projektionseinrichtung über den betreffenden Flächenbereich hinwegstreicht, stets auch eine gleichbleibende Belichtungsstärke erhalten.

Indem beispielsweise die Strahlprojektionseinrichtung nicht nur mit beliebiger Geschwindigkeit über den jeweils zu belichtenden abgegrenzten Flächenbereich hinweggeführt werden kann, sondern diese Projektionseinrichtung auch zwischen verschiedenen Belichtungsstellen im wesentlichen gleichförmig, d. h. ohne Beschleunigung oder Abbremsung zu erfahren, bewegt werden kann, ergibt sich auch ein äußerst schonender Betrieb der zugeordneten mechanischen Führungs- und Bewegungseinrichtungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Lichtzeicheneinrichtung zum programmgesteuerten, fotographischen Zeichnen,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der optischen Einheit der in Fig. 1 gezeigten Lichtzeicheneinrichtung,

Fig. 3 einen Grundriß der optischen Einheit,

Fig. 4 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Licht zeicheneinrichtung, in der Einzelheiten der optischen Einheit besonders veranschaulicht sind, und

Fig. 5 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform einer Lichtzeicheneinrichtung zum programmgesteuerten, fotographischen Zeichnen.

Fig. 1 zeigt in Vorderransicht ein Gehäuse 11 eines Wagens oder Schlittens in einer Lichtzeicheneinrichtung, wobei der Schlitten (mittels nicht gezeigter Vorrichtungen) in horizontalen X- und Y-Koordinatenrichtungen unter der Steuerung eines Computers beweglich ist. Ein in dem Schlitten montierter Projektionsapparat ist so eingerichtet, daß er einen Lichtstrahl senkrecht nach oben von einer Projektionslinse 13, wie im folgenden ausführlicher beschrieben ist, zum Auftreffen auf einem Blatt aus lichtempfindlichem Material (nicht gezeigt) projiziert, das in einer horizontalen Ebene oberhalb des Schlittens angeordnet ist.

Die Projektionslinse 13 ist so angeordnet, daß sie auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials ein reelles Bild eines Bildfensters fokussiert, das nahe dem Umfang einer Bildscheibe 15 ausgebildet ist. Die Bildscheibe wird von unten von einer Lichtquelle (in Fig. 1 nicht gezeigt) und einem Kondensor 17 beleuchtet. Eine Belichtungssteuerungsscheibe 18 liegt in der optischen Bahn 19 zwischen der Bildscheibe 15 und der Projektionslinse 13.

Die Bildscheibe 15 ist mit einer Reihe von unterschiedlich geformten oder hinsichtlich der Größe unterschiedlichen Bildfenstern ausgebildet, die rings ihres Umfangs angeordnet sind. Die Bildscheibe 15 ist um ihre Achse 21 drehbar, um zu ermöglichen, daß irgendein ausgewähltes Bildfenster in die Position zur Beleuchtung durch den Kondensor 17 bewegt wird und somit die Projektion seines Bildes auf die lichtempfindlichen Oberfläche erfolgt. Eine optische Abtastvorrichtung 23 ist unterhalb der Bildscheibe 15 radial einwärts von der Umfangsreihe der Bildfenster angeordnet. Die Abtastvorrichtung 23 spricht im Betrieb auf kodierte Markierungen an, die sich an der Unterseite der Bildscheibe 15 befinden, so daß die Winkelposition der Bildscheibe abgetastet werden kann, um das Bildfenster zu identifizieren, das gerade in der optischen Bahn 19 zur Projektion seines Bildes auf der lichtempfindlichen Oberfläche lagemäßig eingestellt ist.

Die Bildscheibe 15 ist an einer Nabe 24 lösbar angebracht, die auf einer Antriebswelle 25 befestigt ist. Diese ist zwecks Drehung um die Achse 21 in Lagern 27 und 29 zapfenartig gelagert. Die Antriebswelle 25 selbst wird mittels eines Schaltmechanismus 31 angetrieben, der einen Synchronmotor 33 aufweist, der so angeordnet ist, daß er eine auf der Antriebswelle 25 angebrachte Schalt- oder Teilscheibe 35 antreibt. Im Betrieb spricht der Schaltmechanismus 31 auf einen an den Synchronmotor 33 gelieferten Steuer- oder Antriebsimpuls derart an, daß er die Antriebswelle 25 über einen Winkel dreht, der dem Winkelabstand zwischen benachbarten Bildfenstern in der Bildscheibe 15 gleich ist. Der Mechanismus enthält eine Sperrklinkenvorrichtung, die so eingerichtet ist, daß sie Genauigkeit bei dem Schrittschaltwinkel der Schaltscheibe gewährleistet.

Die Belichtungssteuerungsscheibe 18 ist zwecks Drehung mit der Antriebswelle 37 eines Schrittmotors 39 angeordnet, um die Intensität des projizierten Lichtstrahls zu ändern, wenn die Lichtzeicheneinrichtung betätigt wird, um eine Linie oder Zeile zu belichten. Die Belichtungssteuerungsscheibe 18 kann beispielsweise eine Aperturmaske oder -abdeckblende aufweisen, die mit einem verjüngten Schlitz ausgebildet ist, der bei Drehung der Scheibe der Länge nach durch die optische Bahn bewegt wird, um die Größe der Ausgangspupille des Apparates zu ändern. In anderer Weise kann die Belichtungssteuerungsscheibe 18 ein abgestuftes Absorptionsfilter aufweisen, dessen Absorption sich in der Richtung der Winkelverschiebung um die Drehachse der Scheibe ändert.

Während der Bewegung des Schlittens mit normaler Geschwindigkeit beim Belichten einer Linie oder Zeile ist es erfordelrich, daß der Lichtstrahl maximale Intensität hat. Wenn Verlangsamung des Schlittens in Richtung der Beendigung der Linie beginnt, bewirkt der Computer oder eine andere Betriebssteuerungsvorrichtung der Einrichtung, daß Steuer- oder Antriebsimpulse an den Schrittmotor 39 geliefert werden, um die Belichtungssteuerungsscheibe 18 zu drehen. Eine solche Drehung der Belichtungssteuerungsscheibe vermindert fortschreitend die Intensität des projizierten Lichtstrahls in Übereinstimmung mit der Abnahme der Schlittengeschwindigkeit, wodurch im wesentlichen konstante Belichtung der Linie erreicht wird, wenn der Schlitten zum Stillstand gebracht ist.

In gleicher Weise wird die Intensität des Lichtstrahls, wenn mit der Belichtung einer neuen Linie begonnen wird, mit der Schlittengeschwindigkeit fortschreitend geändert, um im wesentlichen konstante Belichtung der Linie während der Beschleunigung des Schlittens zu erreichen.

Die optische Einheit 47 der Lichtzeicheneinrichtung nach Fig. 1 hat eine einheitliche Konstruktion. Eine perspektivische Ansicht dieser optischen Einheit 47 ist in Fig. 2 gezeigt, wobei die Lampenanordnung weggelassen ist. Fig. 3 ist ein Grundriß der optischen Einheit 47, die durch eine Lampenanordnung 49 vervollständigt ist, wobei die relative Lageanordnung der optischen Einheit 47 und der Bildscheibe 15 angegeben ist. Es wird bemerkt, daß die Richtung der Vorderansicht der Fig. 1 der Aufwärtsrichtung in Fig. 3 entspricht.

Die Lampenanordnung 49 der optischen Einheit 47 enthält zwei Lichtquellen, nämlich eine kontinuierlich betätigbare Wolframdrahtlampe 51 und eine Blink- oder Blitzlichtlampe 53, die Lichtblitze hoher Intensität und kurzer Dauer liefern kann. Jede der Lampen 51 und 53 ist mit einem örtlichen Linsen- und/oder Spiegelsystem (in Fig. 3 nicht gezeigt) versehen, das so angeordnet ist, daß es Licht von der Lampe längs einer von zwei sich schneidenden horizontalen optischen Bahnen 55 bzw. 57 leitet. Die Achsen der optischen Bahnen 55 und 57 schneiden sich auf der Achse der vertikalen optischen Bahn 19. Ein reflektierendes Prisma 59 ist an dem Schnittpunkt der optischen Bahnen 19, 55 und 57 angeordnet, wobei die Ebene der reflektierenden Oberfläche des Prismas zu der Horizontalen mit einem Winkel von im wesentlichen 45° geneigt ist. Das Prisma 59 ist zwecks Drehung um die Achse der vertikalen optischen Bahn 19 angeordnet, so daß Licht von einer gewählten Lampe 51 oder 53 längs der optischen Bahn 19 gerichtet werden kann.

Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der optischen Einheit, die ein reflektierendes Prisma 59 zusammen mit der Blitzlichtlampe 53, dem Kondensor 17 und der Projektionslinse 13 zeigt. In Fig. 4 sind auch eine Ebene 61, in der das Blatt aus lichtempfindlichem Material während des Betriebes der Einrichtung angeordnet ist, sowie die Ebene der Bildscheibe 15 und die Höhe der Belichtungssteuerungsscheibe 18 dargestellt.

Das reflektierende Prisma 59 ist in einem Halter 63 angeordnet, der an einer Welle 65 befestigt ist. Diese ist in einem Gehäuse 67 der optischen Einheit 47 bei 69 zur Drehung um eine senkrechte Achse, die kolinear mit der Achse der optischen Bahn 19 verläuft, zapfenartig gelagert. Die Welle 65 ist an eine (nicht geeigte) Antriebsvorrichtung gekuppelt, die betätigbar ist, um das Prisma zwischen einerseits der in Fig. 4 gezeigten Position, in der es so gerichtet ist, daß es Licht von der Blitzlichtlampe 53 in den Kondensor 17 lenkt, und andererseits der Position zu drehen, in der es so gerichtet ist, daß es Licht aus der Wolframdrahtlampe 51 lenkt (Fig. 3).

Beim Betrieb der Lichtzeicheneinrichtung zur Belichtung einer Linie oder Zeile auf dem Blatt aus lichtempfindlichem Material wird die Antriebsvorrichtung für das Prisma 59 betätigt, um dieses über einen Halter 63 in die Position zu drehen, die erforderlich ist, um Licht von der Wolframdrahtlampe 51 zu wählen. Die Wolframdrahtlampe 51 wird kontinuierlich gespeist, so daß die Linie oder Zeile durch Bewegung des Schlittens in der zuvor beschriebenen Weise belichtet wird.

Beim Betrieb der Lichtzeicheneinrichtung zum Belichten diskreter Flächenbereiche auf dem Blatt aus lichtempfindlichem Material wird die Antriebsvorrichtung für das Prisma 59 so betätigt, daß das Prisma in die Position gedreht wird, die erforderlich ist, um Licht von der Blitzlichtlampe 53 zu wählen. Der X-Y-Schlitten der Lichtzeicheneinrichtung wird kontinuierlich durch aufeinanderfolgende Belichtungspositionen hindurchbewegt, die den erforderlichen Positionen der Flächenbereiche entsprechen, wobei die Blitzlichtlampe 53 erregt wird, um einen Lichtblitz kurzer Dauer und hoher Intensität zu erzeugen, wenn der Schlitten durch jede solche Belichtungsposition bewegt wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Lichtblitz ausreichend kurze Dauer hat, um ein Verschwimmen der fotographischen Bilder der Flächenbereiche, die auf der lichtempfindlichen Oberfläche gebildet werden, auch dann zu vermeiden, wenn diese Flächenbereiche bei Maximalgeschwindigkeit des Schlittens belichtet werden.

Die Intensität der Lichtblitze muß hoch sein, um eine angemessene Belichtung der Flächenbereiche trotz der kurzen Dauer jedes Lichtblitzes zu gewährleisten.

Fig. 5 zeigt eine Lichtzeicheneinrichtung, die der nach Fig. 1 ähnlich ist, wobei entsprechende Bauelemente der zwei Ausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der Lichtzeicheneinrichtung nach Fig. 3 befindet sich die Belichtungssteuerungsscheibe 18, die, wie oben mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben ist, aus einer Maske oder Abdeckblende besteht, in der optischen Bahn 19 zwischen benachbarten Abschnitten des Kondensors 17.

Es wird bemerkt, daß die beschriebene Lichtzeicheneinrichtung zum Belichten von Linien oder diskreten Flächenbereichen auf dem Blatt aus lichtempfindlichem Material verwendet werden kann und daß beim Belichten diskreter Flächenbereiche die Einrichtung mit hoher Geschwindigkeit betätigt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, den Schlitten bei jeder Belichtungsposition zum Stillstand zu bringen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum programmgesteuerten, fotographischen Zeichnen, insbesondere von gedruckten Schaltungen, mittels einer Lichtzeicheneinrichtung, die aus einer Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahls zur Belichtung eines Punktes auf einer fotoempfindlichen Oberfläche und einer Anordnung zur Bewegung des Lichtpunktes relativ zu der Oberfläche besteht, wobei eine erste Lichtquelle der Lichtzeicheneinrichtung in einem ersten Modus in der Weise betrieben wird, daß sie kontinuierlich Licht zur Belichtung von Linien auf der fotoempfindlichen Oberfläche liefert, und eine zweite Lichtquelle der Lichtzeicheneinrichtung, die aus einer Blitzlichtquelle besteht, in einem zweiten Modus so betrieben wird, daß Flächenbereiche in ausgewählten Positionen auf der fotoempfindlichen Oberfläche belichtet werden, wobei eine Lichtquellen-Auswahleinrichtung sicherstellt, daß jeweils nur eine der beiden Lichtquellen eine zur Projektion des Lichtstrahles geeignete Quelle darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität und die Dauer der mittels der Blitzlichtquelle erzeugten Licht, blitze in Abhängigkeit von der maximalen Geschwindigkeit zwischen Lichtquelle und fotoempfindlicher Oberfläche gewählt und mit diesen Lichtblitzen eine verzerrungsfreie Belichtung abgegrenzter Flächenbereiche nach dem zweiten Modus unter Aufrechterhaltung der Bewegung zwischen Lichtquelle und fotoempfindlicher Oberfläche vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenbereiche, an denen das Blitzlicht mit kurzer Dauer und hoher Intensität erregt wird, bei maximaler Relativgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und fotoempfindlicher Oberfläche belichtet werden.






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