DE1814265A1

DE1814265A1 - Anordnung zur Belichtung einer lichtempfindlichen Oberflaeche

Info

Publication number: DE1814265A1
Application number: DE19681814265
Authority: DE
Inventors: Gerber Heinz Joseph
Original assignee: Gerber Scientific Instrument Co
Current assignee: Gerber Systems Corp
Priority date: 1967-12-22
Filing date: 1968-12-09
Publication date: 1969-10-02
Also published as: GB1202617A; JPS4912052B1

Description

Anordnung zur Belichtung einer lichtempfindlichen Oberfläche

Die Erfindung "betrifft eine Einrichtung zum Belichten einer lichtempfindlichen Oberfläche.

Eine derartige Einrichtung ist vielseitig verwendbar und von besonderem Nutzen bei der Herstellung fotografischer Transparente, die als Originale zur Herstellung von Masken für Träger mit Schaltungen oder Elemente integrierter Schaltungen verwendet werden. Bisher war es bei der Herstellung von Masken für grossformatige integrierte Schaltungen üblich, als Originale von Hand angefertigte, grosse Mühe, Genauigkeit und Zeit erfordernde Zeichnungen zu verwenden. Mit der Erfindung soll diese Handarbeit erübrigt werden. Darüber hinaus soll es die Erfindung ermöglichen, solche Originale ohne menschlichen Eingriff herzustellen.

Die allgemeinere Aufgabe der Erfindung besteht deshalb zunächst darin, eine Einrichtung zur schnellen und genauen Belichtung

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einer lichtempfindlichen Oberfläche zu schaffen, um auf dieser eine Zeichnung zu erzeugen«

Erfindungsgemäss wird dieserhalb eine Belichttmgs-Einrichtung vorgeschlagen, die aus einer Projektionsvorrichtung, die Strahlungsenergie auf eine Vielzahl diskreter längs einer vorgegebenen Zeile liegender Stellen oder Punkte projiziert, aus einer Vorrichtung, die die Zeile in einem Zeilentastverfahren über die zu belichtende lichtempfindliche Oberfläche periodisch bewegt, und aus einer Strahlsteuervorrichtung, die den auf jeden Punkt fallenden Lichtenergiebetrag bei üer Relativbewegung der Zeile zur Oberfläche relativ ändert, besteht«,

Die Erfindung beruht also in erster Linie auf einer Hinrichtung zur Projektion von Strahlungsenergie auf eine Anzahl von diskreten Stellen längs einer vorgegebenen Linie oder Zeile«, Diese Linie wird dann in einem Zeilentastverfahren Henkrecht zu ihrer Richtung über die Oberfläche bewegt, um aufeinanderfolgende benachbarte Lichtstreifen auf dieser Fläche zu erhalten,, Während sich die belichtete ZeLLo bewegt, wird die auf jede ihrer Stellen gerichtete klenge an Beiichtungsenergie mittels einer zugeordneten Lichtsteuervorrichtung verändert, so dass verschiedene Stellen der Oberfläche ungleiche Lichtniengon erhalten. Entsprechend der richtigen Wahl der Belichtung für jede Stelle der Oberfläche entsteht die gewünschte Zeichnung«, Erf indungsgemäss gelangen vorzugsweise in diesel* Einrichtung eigenartige Haster und/oder LiohtUbortragungsvorrichtungen, insbesondere eine

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Liclitwe lien lei ter-Optik (Glasfaserlnindelliolitl eiter "Fibertil asoptik") zur Anwendung, mit der die Herstellung von Zeichnungen hoher Güte erreicht wird.

Um hierbei einen Eingriff von Hand auszuschliessen, wird nach der Erfindung noch vorgeschlagen, diese Einricfitung über einen Computer zu steuern, der seine Befehle aus einer ihm vorgeschalteten Informationseingabevorrichtung erhalt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung erläutert.

Darin zeigt:

Fig. 1 eine Einrichtung nach der Erfindung, teils im Blockschaltbild, teils in schematischer Darstellung;

Fiii, 2 ein Beispiel einer Zeichnung, die mit der Einrichtung nach der Erfindung hergestellt ist und zugleich die Art wie das projizierte Lichtband auf der zu belichtenden Oberfläche geflihrt wi rd ;

Fig. 3 eine vergrö'sserte schematische Darstellung eines Teiles der Einrichtung nach Fig. i;

Fig. 4 eine noch weiter vergrösserte Ansicht längs der Linie k-h oder Fig. 3;

Fig. 5 eine Ansicht der in Fig. k dargestellten Maske

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in weiterer Vergrösserung;

Fig. 6 die Draufsicht auf eine andere schematiseh dargestellte Maske, die anstelle derjenigen nach Fig. k und 5 benutzt werden kann;

Fig. 7 die Draufsicht auf die Maske nach Fig. 6, jedoch für eine leicht abweichende Strahlenführung;

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine vergrösserte Ansicht längs der Linie 9-9 der Fig. 8;

Fig.10 eine Teilansicht der Einrichtung nach einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11 ebenfalls eine Ansicht von weiteren Teilen de.r Einrichtung nach der Erfindung;

Fig.12 eine Ansicht längs der Linie 11-11 nach Fig. 11, bei der die mit einer Kathodenstrahlröhre benutzte Maske teilweise weggebrochen ist, um die Orte der Strahlenauftreffflächen zu veranschaulichen»

In Fig. 1 ist ein vollständiges System einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es enthält eine Belichtungseinrichtung 1O₉ die über einem Blatt aus lichtempfindlichem Material beweglich angeordnet und die auf dem Hauptschlitten Ik eines X-Y-Koordinatenschreibers Ib angebracht ist. Der X-Y-Koordinaten-Schreiber l6 kann in üblicher Weise ausgeführt sein. Er bestellt aus einem Arbeitstisch oder einer Arbeitsfläche in zum Auflegen und Festhalten des lichtempfindlichen Materials 12 und Vorrichtungen zum Bewegen des Ilauptschlittens Ik in zwei Ricli-

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tungen in einer Ebene oberhalb und parallel zum Arbeitstisch 18. Die Vorrichtung zum Bewegen des Hauptschlittens 14 in die Y-Richtung, die durch einen ^f eil in der Pig. 1 angedeutet, ist, besteht aus einer Leitspindel 20, die von einem Motor 22, der ein Schrittschaltmotor sein kann, angetrieben wird. Wenn die leitspindel 20 vom Motor 22 gedreht wird, treibt sie ein ihr zugeordnetes Hilfsschlittengestell an. Dieses besteht aus zwei Gehäusen 24 und 26, einer Führungsschiene 28 und einer zweiten, den Abstand zwischen den beiden Gehäusen überbrücken« den Leitspindel 30. Die Gehäuse 24, 26 werden in der Y-Richtung über den Arbeitstisch 18 geführt.

Die Vorrichtungen zur Bewegung des Hauptschlittens 14 in der X-Riohtung, wie durch einen Pfeil in der Fig. 1 angegeben, bestehen aus einer Sternkeilwelle 33 und einem diese antreibenden Motor 34, der ebenfalls ein Schrittmotor sein kann. Getriebe im Gehäuse 24 drehen die Leitspindel 30 abhängig von der Drehung der Sternkeilwelle 33, während die Leitspindel 30 ihrerseits, wenn sie sich dreht, den Hauptschlitten 14 in X-Richtung entlang der Führungssohiene 28 bewegt.

Die Projektionsvorrichtung 10 ist vorgesehen, um auf die Oberfläohe des lichtempfindlichen Materials oder Blattes 12 eine grosse Anzahl einzelner oder diskreter Lichtpunkte längs einer vorgegebenen Zeile zu projizieren. Dabei ist die Lichtmenge, die auf einen der Punkte projiziert wird, unabhängig steuerbar von der, die auf einen anderen Punkt projiziert wird« Um auf dem Blatt 12 ein Muster oder eine Zeichnung hervorzurufen,

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kann die Projektionsvorrichtung 10 zeilenweise mit dem Hauptschlitten 14 über das Blatt bewegt werden, wobei die Bewegungsrichtung im allgemeinen senkrecht zur Zeilenrichtung ■ liegt* Dabei wird die auf -jeden Punkt projizierte lichtmenge so verändert, wie es die genaue Belichtung eines jeden Punktes des Blattes erfordert, wenn die Lichtzeile über dieses hinwegläuft»

Mg«2 zeigt ein Beispiel einer Zeichnung, die mit der Einrichtung nach Fig.i hergestellt werden kann. In dieser Figur sollen die Zeile 32 den Projektionsstrahl und die Pfeile die Richtung seiner Bewegung über das Blatt 12 angeben. Das auf dem Blatt durch Belichtung geschwärzte Muster 35 stellt die Zeichnung dar. Die Zeile 32 wird aus einer großen Anzahl einzelner Punkte zusammengesetzt. Wenn jeder Punkt als auf "ein" geschaltet betrachtet wird, falls licht auf ihn fällt und als auf "aus" geschaltet gilt, wenn kein licht auf ihn fällt, wird aus Fig»2 ersichtlich, daß das Muster oder die Zeichnung 35 auf dem Blatt 12 dadurch erhalten werden können, daß die Zeile 32 in der angegebenen Weise bewegt wird, und daß ein wählbares oder selektives Bin- und Ausschalten der verschiedenen die Zeile 32 ergebenden Punkte zur richtigen Zeit erfolgt. Als Beispiel sind in der Mg.2 mehrere durch zeilenweises Auftasten erhaltene lichtstreifen oder -bänder dargestellt. Bei dem näher zu erläuternden untersten Streifen wird die projizierte Zeile 32 beim Schreiben dieses Streifens, derart gesteuert, daß, während diese sich vom Punkt "a" zum Punkt "b" bewegt, alle Punkte der Zeile ausgeschaltet, während diese sich vom Punkt "b" zum Punkt "c" bewegt» alle Punkte eingeschaltet und während sie sich vom Punkt "c" zum Punkt

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"d" bewegt, alle Punkte ausgeschaltet sind.

Der Grad der Genauigkeit der Belichtung kann leicht beeinflußt werden durch Veränderung der Länge der Zeile 32 und der Breite des aufgetasteten Streifens bei jeden Durchlauf der Zeile, durch Ändern der Anzahl der einzelnen die Zeile 32 zusammensetzenden Punkte, durch Ändern der Geschwindigkeit, mit der die Linie relativ zum Blatt bewegt wird, und durch Ändern der Geschwindigkeit, mit der die Punkte ein- und ausgeschaltet werden. Es versteht sich, daß - obwohl die in Fig. 2 dargestellte Zeiohnung lediglich aus schwarzen und weißen oder schwarzen und durchscheinenden Feldern aufgebaut ist, indem die Lichtpunkte voll ein- oder ganz ausgeschaltet wurden- Zeichnungen mit grauen oder schattierten Feldern durch Modulation der Lichtintensität eines jeden Punktes in einem Wertebereich hergestellt werden können.

Die Projektionseinrichtung 10 zur Darstellung der Zeile aus einzelnen Punkten kann verschiedenartige Ausführungsformen annehmen, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. In den Fig. 1, 3, 4 und 5 ist für diese eine Kathodenstrahlröhre angegeben. An die Kathodenstrahlröhre ist ein Kippgenerator 40 angeschlossen, der mit den Ablenkplatten oder mit den Ablenkspulen der Röhre verbunden ist und diesen ein Signal liefert, das den Strahl 50 in einer gewünschten Ablenkfigur über den Bildschirm 46 der Röhre führt. An die Kathodenstrahlröhre 38 ist eine Strahlsteuerungsvorrichtung 42 angeschlossen, die den Strahl ein- und ausschaltet, wenn dieser sich in

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seinem Ablenkteröich bewegt. Der Ablenkweg des Strahles ist in eine große Zahl -von Punkten oder Segmenten unterteilt, von denen jedes in Beziehung zu einem diesen entsprechenden projizierten Lichtpunkt steht. Deshalb kann duroh Bin- oder Ausschalten des Strahles, wenn dieser einen Punkt erreicht, die gewünschte Zeile aus einzelnen Lichtpunkten erhalten werden.

Vorzugsweise besteht jeder Ablenkzyklus des Strahles aus zwei geradlinigen Ablenkungen über die Röhrenbildflache, wö.bei der Strahl zuerst in die eine Richtung (Hinlauf) und dann in die entgegengesetzte Richtung (Rücklauf) abgelenkt wird, und die beiden Ablenklinien parallel zueinander liegen und einen geringen Abstand voneinander haben« Wie in den Fig„ 3, 4 und 5 dargestellt, wird vorzugsweise unmittelbar an der Oberfläche oder Vorderseite 46 des Bildschirmes der Röhre 38 eine Maske 44 angeordnet, die zwei Reihen von Öffnungen 48 aufweist« Die beiden Reihen sind zueinander parallel und haben untereinander eine kleine seitliche Verschiebung,, so daß die Öffnungen der einen Reihe über den Zwischenräumen der anderen Reihe lie« gen.

In Pig. 5 zeigen die Pfeile die allgemeine Bewegungsrichtung des Strahles 50 an. Aus dieser Darstellung geht hervor, daß die beiden Reihen der Maskenöffnungen 48, 48' so angeordnet sind und der Ablenkweg in der Weise gesteuert wird, daß der Strahl über die eine Reihe in der einen Ablenkrichtun» und über die andere Reihe in der anderen Ablenkrichtung läuft.

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Jede öffnung 48, 48' ist angenähert quadratisch und von einer solchen Weite, daß 3ie von einem auftreffenden Strahl 50 noch umschlossen.wird. Die Abstände benachbarter Öffnungen einer Reihe stimmen mit der Breite der Öffnungen überein. Aus den* ^ig. 4 und 5 geht hervor, daß dann, wenn die Reihen der Öffnungen dazu benutzt werden, eine einzige Zeile darzustellen oder zu schreiben, diese in eine entsprechend große Zahl benachbarter Punkte oder Segmente unterteilt ist, ohne daß Längszwischenräume oder Spalte zwischen den Punkten vorhanden sind. Wenn alle Maskenöffnungen 48, 48' gleichzeitig beleuchtet werden und die dabei entstehende Zeile auf die lichtempfindliche Oberfläche projiziert und diese senkrecht zu ihrer Richtung verschoben wird, erhält man als Ergebnis einen Lichtstreifen oder ein Band von einer Breite, die der Zeilenlänge entspricht.

Dabei ist offensichtlich, daß bei den Einrichtungen nach Pig« 1 bis 5 der Strahl 50 beim Durchlaufen sei'nes Ablenkweges immer nur zu einer bestimmten Zeit auf eine Maskenöffnung fällte Jedoch können alle öffnungen oder eine ausgewählte Gruppe der öffnungen durch schnelle Bewegung des Strahles über seinen Ablenkweg - verglichen mit der Bewegung der projizierten Zeile über die lichtempfindliche Oberfläche - praktisch gleichzeitig beleuchtet werden. Zum Beispiel kann die AblenkgeschwindigiBit vorzugsweise derart gewählt werden, daß 5 bis 10 volle Ablenkzyklen bei einer Bewegung der Maske über die lichtempfindliche Schicht von einer Größe, die in ihren seitlichen Abmessungen jeder der Maskenöffnungen 48

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entspricht, durchlaufen werden,. Das "bedeutet, daß der Strahl 50 fünf- "bis zehnmal jede Öffnung bestreicht, ehe die Maske nach Fig. 5 ein derart ausreichendes Stück weiterbewegt ist, bis die ablaufende Kante einer öffnung die Lage einnimmt, die vorher eine auflaufende Kante, innehatte. Hierdurch werden, während sich der Hauptschlitten 14 bewegt, scharfe Kanten auf der belichteten Zeichnung und eine Verbesserung der Belichtung der belichteten Fläche, sichergestellt.

Das lichtempfindliche Blatt 12 ka.nn sehr dicht an den Bildschirm 46 der Kathodenstrahlröhre herangebracht werden, so daß die aus den Maskenöffnungen 48, 48' austretende Lichtenergie direkt auf die lichtempfindliche Oberfläche fällt und diese im Größenübertragungsverhältnis 1:1 belichtet« Um eine Bildgrößenänderung zu erreichen, wird vorteilhafterv/eise eine Linsenanordnung, die in den Iig„ 1 und 3 mit 52 bezeichnet ist, zwischen den Bildschirm 46 der Röhre und dem lichtempfindlichen Blatt 12 angeordnet. Die Linsenanordnung 52 ist so aufgebaut, daß sie ein reelles Bild der Maskenöffnurigen auf die Oberfläche des Blattes 12 projiziert, wobei eine Verkleinerung vorteilhafterweise in der Weise erfolgt, daß das projizierte reelle Bild kleiner ist als das tatsächliche BiId₉ um auf diese Weise eine größere Schärfe in der sich ergebenden Zeichnung zu erhalten«

Wiederum auf Fig„ 1 bezugnehmend, umfaßt die dort dargestellte Einrichtung weitere Vorrichtungen zur gleichzeitigen Steuerung

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des Kippgenerators 40, der Kathodenstrahlsteuervorrichtung 42 und der X» und Y-Motoren 34 und 22, so dass der Hauptschlitten 14 zur Auftastung zeilenweise bewegt wird, der Strahl der Kathodenstrahlröhre auf dem gewünschten Ablenkweg geführt wird und die Strahlintensität so gesteuert wird, dass eine richtige Belichtung eines jeden Punktes des lichtempfindlichen Blattes 12 erfolgt, wenn einer der projezierten Lichtflecken oder Punkte über dieses hinweg läuft. Diese Steuervorrichtung kann verschiedene Ausführungsformen haben, und weist, wie in Fig. 1 dargestellt, einen Computer 54 auf, der eine Eingabeinformation aus einer zugehörigen Eingabevorrichtung 56 erhält, wie von einem Lochstreifen oder einem Magnetband. Der Computer 54 ist derart programmiert, dass er die zur Herstellung der Zeichnung besorgenden Befehle von der Eingabeeinrichtung 56 annimmt und sie in Befehle für den Kippgenerator 40, die Strahl steuervorrichtung 42 und für die X- und Y-Motoren 34 und 22 umformt. Letztere werden durch einen geeigneten X-Y-Antrieb 58 gesteuert. Es muss betont werden, dass der Umstand, demzufolge die beiden Reihen der Maskenöffnungen 48, 48' in der Maske 44 - wie aus den IPig. 4 und 5 ersichtlich.— gegeneinander versetzt sind, keinen Nachteil deshalb ergibt, weil der Computer 54 leicht in einer Weise programmiert werden kann, die diese versetzte Anordnung berücksichtigt.

Obwohl nach den Fig. 4 und 5 die Maske 44 nur zwei parallele Reihen mit Maskenöffnungen 48, ^)S¹ aufweist, kann eine grössere Anzahl von Reihen, zusammen mit anderen Ablenkwegen, für den

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Lauf des Strahles über diese Reihen zur Anwendung kommen, ohne daß der Umfang der Erfindung eingeengt wird. Auch brauchen die Reihen nicht, wie in den Fig. 4 und 5 darge« stellt, genau senkrecht zur durch Pfeile links in den Figu~ ren bezeichneten Bewegungsrichtung des Arbeitstisches 18 zu sein. Stattdessen kann insbesondere in Fällen, bei denen die projizierte Zeile mit einer hohen Geschwindigkeit, im Vergleich zur AuftastgeschwiMigkeit des Strahles über die lichtempfindliche Oberfläche läuft, es vorteilhaft sein, jede Reihe schräg anzuordnen oder in bezug auf eine zur Bewegungsrichtung des Arbeitstisches senkrechte Linie zu neigen, um den Betrag zu kompensieren, um den sich die Maske relativ zur lichtempfindlichen Oberfläche bei der Bewegung· des Strahles von einer Maskenöffnung zur anderen bewegt. Eine derartige Maske 45 ist in Figo 6 und 7 gezeigt. In diesen gehen die Pfeile links von der Maske die ..Bewegungsrichtung des Arbeitstisches 18 und die Pfeile auf der Maske den Weg des Strahles 50 an«,

Aus der Figo 6 geht hervor, daß die Maske 45 zwei Reihen von öffnungen 47, 47' aufweist, bei der jede Reihe etwas gegen- ■ über einer zur Bewegungsrichtung des Arbeitstisches senkrechten Linie geneigt ist. Der Strahl 50 ist erheblich größer im Durchmesser als jede Öffnung 47, 47% so daß, wenn er senkrecht zur Bewegung des Arbeitstisches geradlinig von der einen zur anderen Seite jeder Reihe abgelenkt wird, jede'Öffnung voll umschließt, wenn er über diese läuft₀ Beispiele-

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weise geht aus den beiden verschiedenen, in Pig. 6 dargestellten Durchgängen des Strahles 50 hervor, daß dann, wenn der Strahl mit der am weitesten links liegenden öffnung in der oberen Reihe übereinstimmt, die Öffnung voll bedeckt, weil sie sich im unteren Teil des durch den Strahl gebildeten Kreises befindete Wenn der Strahl die am weitesten rechts liegende öffnung erreicht, deckt er ebenfalls noch vollständig die Öffnung ab, jedoch liegt diese Öffnung, bedingt durch die Neigung der Öffnungsreihe, im oberen Teil des durch den Strahl gebildeten Umkreises. Während der Zeit, in der sich der Strahl von der rechten zur linken Seite der oberen Reihe der Öffnungen bewegt, bewegt sich auch die Maske 45 um eine kleine Strecke über die lichtempfindliche Oberfläche, und es kann bei genauer Wahl des Neigungswinkels der oberen Reihe, unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit der Arbeitstischbewegung und der Ablenkgeschwindigkeit, eine linie durch die Mittelpunkte aller durch die beleuchteten öffnungen belichteten Punkte genau senkrecht zur Bewegung des Arbeltstisches ausgerichtet werden. Auch ist hervorzuheben, daß infolge einer Ablenkung des Strahles erst in der einen Richtung entlang den oberen öffnungen und dann entgegengesetzt entlang den unteren Öffnungen die beiden Reihen von Öffnungen in entgegengesetzter Richtung geneigt sind· Die in Fig. 6 gezeigte Maske 45 dient lediglich einer allgemeinen Erläuterung, da eine praktische Ausführungsform der Maske eine sehr viel größere Anzahl von Öffnungen in jeder Reihe aufweisen würde_β

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Die Maske 45 in Fig, 7 ist dieselbe wie in ^ig. 6, aber diese Figur veranschaulicht, daß anstelle der Verwendung eines . Strahles 50 mit größerer Fläche als die jeder Öffnung und einer Ablenkbewegung senkrecht zur Bewegung des Arbeitstisches 18 die Strahlenfläche verkleinert werden kann, und zwar bis auf einen etwas größeren Wert als zum Umsohließen jeder Öffnung erforderlich ist und daß der Ablenkweg in Übereinstimmung mit der Neigung der Öffnungen geneigt sein karnio Das bedeutet in dieser Figur, daß die Pfeile auf der Maske den Strahlengang anzeigen, und es lassen die Pfeile erkennen, daß bei einer Ablenkung des Strahles entlang jeder Öffnungsreihe dieser eine linie durchläuft, die um den gleichen Betrag geneigt ist, wie die Reihe der öffnungen«)

Fig. 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die im allgemeinen mit der der Figo 1 bis 5 übereinstimmt, ausgenommen den Teil, der als Lichtquelle zur Projektion auf die lichtempfindliche Oberfläche verwendet wurde und der anstelle einer Kathodenstrahlröhre ein Fiberglasbündel (fiber-optic-bundle) aufweist. Dieses Fiberglasbündel kann über die lichtempfindliche Oberfläche von mit dem Hauptschlitten 14 der Fig. 1 vergleichbaren Vorrichtungen bewegt werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind diese Vorrichtungen jedoch in der Figo 8 weggelassen worden«

In der Fig. 8 ist das Fiberglasbündel mit 60 bezeichnet. Es besteht aus einer großen Anzahl von sichtbares Licht über~

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tragenden Segmenten 62, die, wie in Figo 9 dargestellt, so angeordnet sind, daß jedes Segment 62 mit einer Stirnfläche 64 sich in einer gemeinsamen Abbildungs- oder Auftrittsfläche 66, die zugleich einen Teil dieser bildet, befindet» Jedes Segment 62 kann aus einem einzigen lichtübertragenden oder lichtleitenden Fiberglas oder aus einer kleinen Gruppe solcher Fibergläser bestehen. Die Stirnflächen 64 haben vorzugsweise quadratische oder rechteckige Querschnitte und sind so zueinander benachbart angeordnet, daß sie eine aus einer großen Anzahl diskreter Punkte oder Felder zusammengesetzte Zeile ergeben, wobei jeder Punkt oder jedes Feld eine Stirnfläche 64 eines entsprechenden Segmentes 62 ist. Jedes Segment 62 wird an seiner anderen Stirnfläche von einer besonderen lichtquelle 68 beleuchtet, die ausschließlich diesem Segment zugeordnet ist« Daher kann durch wahlweises Einschalten der verschiedenen Lichtquellen 68, 68' jede gewünschte Gruppe von Stirnflächen 64, 64' auf der Auftrittsfläche 66 gleichzeitig beleuchtet werden_e Es kann deshalb durch Ein- und Ausschalten der Lichtquellen 68, 68¹, während das Fiberglasbündel über das Blatt aus lichtempfindlichem Material bewegt wird, gleichartig wie in der in ¹¹Ig₀I beschriebenen Weise, eine Abbildung auf dem Blatt 12 hergestellt werden.

Y/ie in Fig. 8 dargestellt kann zur Verkleinerung eine Linse zwischen der Auftrittsfläche 66 des Fiberglasbündels 60 und dem Blatt 12 angeordnet werden. Die verschiedenen Lichtquellen

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68, 68^f werden, wie ebenfalls aus fig» 8 zu ersehen, durch eine Lichtsteuervorrichtung ^y72 nach Befehlen eines Computers 54, der Eingabedaten aus der Eingabeeinrichtung 56 erhält, gesteuert. Der Computer 54 liefert auch den X- und Y-Verstärkern 58 die Befehle für die X- Und Y-Motoren, die dazu benutzt werden, das Fiberglasbündel über die lichtempfindliche Fläche zu bewegen. '

Fig. 10 veranschaulicht ein System aus Fiberglasbündeln 60 analog den Fig. 8 und 9» von dessen Austrittsfläche 66 die einzelnen Lichtpunkte zur Belichtung diskreter Punkte auf der lichtempfindlichen Oberfläche ausgestrahlt werden. Bei dieser Anordnung werden jedoch die einzelnen Segmente 62,62' des Fiberglasbündels 60 anstatt durch einzeln zugeordnete Lichtquellen, duroh eine diesen gemeinsame Kathodenstrahlröhre 76 belichtet, die einen in eine Vielzahl von Feldern 80 unterteilten Bildschirm 78 aufweist« Jedes Segment 62 des Fiberglasbundels 60 ist zum Schirm der Kathodenstrahlröhre gerichtet und so angeordnet, daß seine Eintrittsfläche mit einem entsprechenden Feld der benachbarten Felder 80, 80* des Bildschirmes verbunden ist« Die Kathodenstrahlröhre 76 wird- so betrieben, daß ihr Strahl, wie durch Pfeile angegeben, über das Gitter 82 streicht und beim Auftreffen auf ein diesbezügliches Feld 80 dieses entweder ein- oder aus-· schaltet, so wie es erforderlich ist, um ein Signal auf der Auftrittsfläche 66 des Fiberglasbündels zu erhalten.

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Fach fig. 10 ist jedes Segment 62 mit seiner Eingangsseite direkt vor dem Bildschirm 78 angeordnet, so daß es direkt seine Lichtenergie ohne dazwischengeschaltete Linsen empfängt_o Palis erforderlich, kann jedoch ein geeignetes Linsensystem zwischen dem Bildschirm 78 der Röhre und den Enden der Segmente 62,62'...» zum Einsatz kommen, so daß das Licht eines Feldes, wenn der Strahl 50 durch dieses Feld 80 der Röhre geht, auf der Eingangsseite des betreffenden Segmentes 62 gesammelt wird, um ein größeres Signal auf der Ausgangsseite der Glasfiber zu erhalten.

Im Zusammenhang mit den in den Figo 1 bis 5 und 10 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind die Kathodenstrahlröhren 38 und 76 als Einstrahlröhren beschrieben worden, bei denen also ein einziger über den Bildschirm der Röhre abgelenkter Strahl als Strahlungsquelle dient und der Reihe nach die Beleuchtung der diskreten Lichtpunkte und ihre Bewegung über die lichtempfindliche Oberfläche besorgte Die Verwendung einer Einstrahlröhre stellt jedoch im Sinn der Erfindung keine Notwendigkeit dar. Falls erforderlich, kann anstatt der Einstrahlröhre eine Mehrstrahl- oder Mehrfachröhre benutzt werden. Eine derartige Mehrstrahlröhre 84 ist als Beispiel in den Figo 11 und 12 in einer Anordnung, die im allgemeinen jener nach Fig. 1 bis 5 entspricht, dargestellt.

Die Kathodenstrahlröhre 84 kann, wie bei 86, 86* in Fig. 12 eine große Anzahl von Strahlen 86,86· erzeugen, von denen jeder

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einzelne dauernd und ausschließlich auf ein bestimmtes Feld auf dem Schirm 88 der Mehrstrahlröhre gerichtet ist«, Die Mehrstrahlröhre 84 hat zur Steuerung der Strahlen 86, 86* eine Anzahl Eingangsklemmen oder Leitungen 90,90', von denen jede einen entsprechenden Strahl steuert, und von denen jede ein Steuersignal aus einer ausschließlich diesem zugeordneten Strahlsteuervorrichtung 92 erhält, die ihrerseits von den Befehlen eines angeschlossenen Computers oder eines anderen, nicht dargestellten dem Computer 54 der Fig. 1 entsprechenden Steuetgliedes abhängig ist_o Daraus folgt, daß abhängig von dem Vorhandensein oder Fehlen eines Signals an einer der Leitungen 90 der entsprechende Strahl 86 entweder an- oder abgeschaltet ist. Deshalb kann jede beliebige Gruppe der Strahlen 86 gleichzeitig durch richtige Einspeisung der Leitungen 90 eingeschaltet werden«

Bei den Anordnungen nach den Fig. 11 und 12 weist die Mehrstrahlröhre 84 desweiteren eine der Maske 44 nach der Fig. 4 gleichartige Maske 94 auf, die eine Vielzahl rechteckiger Öffnungen 96 enthält und auf der Vorderseite des Schirmes 88 angeordnet ist. Die Zielfelder der verschiedenen Strahlen 86 und ihre Durchmesser sind so aufeinander abgestimmt, daß jeder Strahl auf eine der öffnungen ausgerichtet ist und sie vollständig umschließt. Wie in Fig. 11 dargestellt, kann eine Linse 98 zwischen der Maske 94 und dem Blatt Ϊ2. angeordnet sein, damit ein reelles und vorzugsweise verkleinertes Abbild der Maskenöffnungen auf die lichtempfindliche Schicht

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projiziert wird. Natürlich sind geeignete Vorrichtungen, wie der Schreiber 16 nach Fig. 1 erforderlich, um die projizierte Raoterzeile in auftastenderweise über das lichtempfindliche Material zu führen.

Es ist naheliegend, das lichtempfindliche Material 12, falls gewünscht, nahe an den Bildschirm der Mehrstrahlröhre 84 heranzubringen, so daß das Licht aus den Maskenöffnungen direkt auf dieses Material fällt. Auoh kann die Mehrstrahlröhre 84 zusammen mit einem Fiberglasbündel wie bei der Anordnung der Fig. 10 benutzt werden, um das von der Röhre ausgestrahlte Bild auf das lichtempfindliche Material oder auf ein passendes Projektionslinsensystem zu übertragen.

Die Zeichnungen zeigen vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung, die erläutert wurden, aber es sei hervorgehoben, daß verschiedene Abänderungen von den dargestellten Ausführungsformen möglich sind und daß die im Zusammenhang stehenden Zeichnungen und Beschreibungen nicht als die lehre der Erfindung einzig verdeutlicheni oder umschließend aufzufassen sind.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1) Einrichtung zum Belichten einer lichtempfindlichen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung aus einer Projektionsvorrichtung (10), die Strahlungsenergie auf eine Vielzahl diskreter längs einer vorgegebenen Zeile liegende Stellen oder Punkte projiziert, aus einer Vorrichtung (14,40), die diese Zeile in einem Zeilentastverfahren über die zu belichtende lichtempfindliche Oberfläche periodisch bewegt und aus einer Strahlsteuervorrichtung (42), die den auf jeden Punkt fallenden Lichtenergiebetrag bei der Relativbewegung der Zeile zur Oberfläche (12) selektiv ändert, besteht O

2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlsteuervorrichtung (42) mit einer Vorrichtung, die den Betrag der auf jeden Punkt projizierten Lichtenergie von einem auf einen anderen Pegelwert schaltet, aufweist«.

3) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsvorrichtung (10) eine· Lichtübertragungsvorrichtung mit einer Abbildungs- oder Lichtaustrittsfläche, die eine Vielzahl diskreter Stellen oder Flächen

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ORIGINAL INSPECTED

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aufweist, aus denen Strahlungsenergie selektiv aussendbar ist, und eine Linsenanordnung (52, 70, 98) zwischen der Abbildungsoberflache und der Zeile, die ein reelles Bild der Abbildungsfläche auf die Zeile projiziert, umfasst»

4) Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnungen (52, 70, 98) eine Ausführun^sform aufweist?.,die die Größe des reellen Bildes im Veigleich zur natürlichen Größe der Punkte auf der AbMldungsoberfläche verkleinerte

5) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsvorrichtung (10) aus einer Lichtquelle mit einer Lichtübertragungsvorrichtung besteht, deren Lichtaustrittsfläche eine Anzahl diskreter ötellen, aus denen Strahlungsenergie selektiv aussendbar ist, aufweist»

6) Einriohtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsvorrichtung (10) eine Kathodenstrahlröhre (38) ist.

7) Einrichtung nach An3pru'ch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre (38) eine Einstrahlröhre ist, und ein Ablenksystem aufweint, 30 daß deren Strahl (50) v/ährend der Zeilenbewegung über die die Abbildung^- oder Austrittsfläche der Röhre abgelenkt wird«

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8) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrstrahl- oder Mehrfachstrahlröhre (84) vorhanden ist, deren jeder Strahl auf ein ihm zugeordnetes PeId einer Anzahl von diskreten Feldern der Abbildungs- oder Austrittsfläche der Röhre gerichtet ist.

9) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abbildungs- oder Austrittsfläche der Kathodenstrahlröhre eine Maske (44) mit Öffnungen (47, 48, 96)· angeordnet ist, die eine der Stellen oder Felder der Abbildungsoder Austrittsfläche festlegen.

10)Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (48, 48') in der Maske (44) in mindestens zwei gegeneinander seitlich versetzten Reihen angeordnet sind, wobei die Öffnungen jeder Reihe untereinander gleiche Abstände aufweisen und den Zwischenräumen der jeweils anderen Reihe gegenüberstehen.

1i)Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenöffnungen (48,48') rechteckig sind.

12)Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reihen von Öffnungen (48, 48') parallel zueinander und senkrecht zu der Richtung angeordnet sind, in der die Zeile (32) während ihrer Auftastung über die lichtempfindliche Oberfläche (12) bewegt wird.

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13) Einrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstrahlröhre ein Ablenksystem enthält, die den Strahl (50) auf seinem Weg Über die öffnungen (47, 47') der beiden Reihen der Maske (45) ablenkt, wobei jede der Reihen etwas geneigt ist in bezug auf eine linie, die senkrecht zu der Richtung, in der die Zeile (32) geschrieben wird, liegt«,

14) Einrichtung nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstrahlröhre eine Steuervorrichtung für die Strahlenablenkung aufweist, die den Strahl (50) zyklisch über die beiden Reihen der Maskenöffnungen bewegt, wobei der Strahl in jedem Zyklus zuerst in eine Richtung entlang einer Reihe und dann in die entgegengesetzte dichtung entlang der anderen Reihe geführt wird,

15) Einrichtung nach Anspruch 6 und 10, dadurch ^kennzeichnet, daß die Mehr- oder Mehrfachstrahlröhre (84), bei der jeder Strahl auf ein ihm zugeordnetes Feld einer Anzahl diskreter Felder der Abbildungsfläche (88) der Kathodenstrahlröhre gerichtet ist, wobei jedes Feld mjt einer öffnung der Maske 9A übereinstimmte

16) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß :1s Lichtübertragungsvorrichtung ein aus Segmenten zusammengesetztes ^iberglasbündel (60) vorgesehen ist, bei dem jedes äegment (62) eine Stirnfläche aufweist, die einen

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Teil der Abbildungsoberfläche (66) bildet, und eine Lichtquelle angeordnet ist, die die anderen Stirnflächen der Bündelsegmente (62) wählbar beleuchtet.

17) Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Segment (62) eine 'Lichtquelle (68, 68') zugeordnet ist, die die entsprechende Stirnfläche beleuchtet und betriebsbereit ist, wenn diese zur Beleuchtung der anderen Stirnfläche des Segmentes eingeschaltet wird (Fig. 8).

18) Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle eine Kathodenstrahlröhre (76) vorgesehen ist, die die anderen Stirnflächen der Segmente (62) des Fiberglasbündels (60) selektiv beleuchtet, und jedes Segment so angeordnet ist, dass deren licht-eingangsseitige Stirnfläche das Licht ausschliesslich von einem diesem zugeordneten diskreten Feld (80) des Bildschirmes (?'8) der Kathodenstrahlröhre (76) empfängt (Fig. 10).

19) Einrichtung zum Belichten einer lichtempfindlichen Oberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einrichtung die Projektionsvorrichtung (10) zum Projizieren der Strahlungsenergie auf eine Vielzahl in einer Reihe liegender diskreter Punkte und die Vorrichtung zum zeilenweisen Abtasten der Zeile über die zu belichtende lichtempfindliche Oberfläche, als Strahlungsquelle eine Lichtquelle mit 909840/0918

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mit lediglich einer Lichtubertragungs- und/oder Eastervorrichtung mit einer aus vielen einzelnen selektiv oder wahlweise steuerbaren Stellen oder Flächen (4-7, 4-8, 80, 96) zusammengesetzten Abbildungs- oder Austrittsflächen (46, 66, 78, 88), einen Arbeitstisch (18) zum Halten eines Blattes (12¹) aus lichtempfindlichen Material (12) sowie einen Schlitten (14·, 24·, 26) zur Bewegung in "beiden Eichtungen in einer Ebene parallel zu dem Arbeitstisch (18) und am Schlitten angeordnete Antriebsvorrichtungen umfasst.

20) Einrichtung nach Anspruch 1 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Belichtungseinrichtung eine Eingabevorrichtung (56), die Informationen zur Herstellung einer Zeichnung (35) auf der lichtempfindlichen Oberfläche 12 liefert, und ein mit der Eingabevorrichtung verbundener Computer (54·), der sowohl die Bewegungen der Schlitten (14·, 24-, 26) als auch die änderbare Lichtmenge für jeden Lichtpunkt in .tlbereinstimmung mit der Lage der Schlitten über dem Arbeitstisch (13) iincL den Befehlen der Eingabevorrichtung steuert, zugeordnet ist·

21) Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abbildung- oder Austrittsfläche und dem Arbeitstisch (18) eine Linsenanordnung (52, 70, 98) zur Projektion eines reellen Bildes aus den Punkten der Austrittsfläche auf ein Blatt aus fotoempfindlichem Material vorgesehen ist.

22) Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als

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6.

Strahlungsquelle eine Kathodenstrahlröhre (38, 76, 84) vorgesehen ist.

Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsquelle ein aus Segmenten (62) zusammengesetztes Έ1-berglasbündel (60) vorgesehen ist, deren jedes Segment eine Stirnfläche aufweist, die als Teil an in einer Abbildung- oder Austrittsfläche (66) angeordnet ist und "bei der die anderen oder entgegengesetzten Stirnflächen des Bündels selektiv oder wahlweise durch eine Lichtquelle beleuchtet werden.

24) Einrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Lichtquellen (68), deren jede eine zugeordnete Stirnfläche der Segmente (62) des 3?iberglasbündels (60) "beleuchtet und anspricht, wenn sie zur Beleuchtung der anderen Stirnfläche des Segmentes eingeschaltet wird.

25) Einrichtung nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsquelle eine Kathodenstrahlröhre (76) vorgesehen ist, die die Stirnflächen der Segmente (62) des liberglasbündels (60) einzeln beleuchtet und die Aufnahmefläche eines jeden Segmentes ausschliesslich einem einzigen leid (80) des Bildschirmes (78) der Kathodenstrahlröhre (76) zugeordnet ist.

Bä/Ze/PÜ

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