DE69526152T2

DE69526152T2 - Steuervorrichtung für markiergerät

Info

Publication number: DE69526152T2
Application number: DE69526152T
Authority: DE
Inventors: Masashi Ichihara; Yukinori Matsumura; Akira Mori
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: DE69526152D1; US6046794A; EP0692335A4; EP0692335A1; WO1995020457A1; KR960700858A; JP3258804B2; EP0961215A1; CA2159497A1; EP0692335B1; JPH07214350A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Markierungsvorrichtung, die zum Markieren eines vorbestimmten Musters auf einem Werkstück konzipiert ist, und insbesondere eine Steuervorrichtung, die in der Lage ist, eine Hochgeschwindigkeitsmarkierung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe JP-A-5 42379) durchzuführen.
In letzter Zeit ist auf dem Markierungsvorrichtungen, einschließlich Lasermarkern, betreffenden technischen Gebiet der Wunsch nach einer Verkürzung der Markierungszeit entstanden.
In der Vergangenheit wurde zur Markierung eines "ABCDE"-Markierungsmusters wie dem in Fig. 2 gezeigten, wobei der in Fig. 1 gezeigte Lasermarkierer benutzt wurde, ein vollständiges Originalbild 18 gleichmäßig in Bildsegmente 19 einer vorbestimmten Größe unterteilt, all diese Bildsegmente 19 wurden sequentiell auf dem Anzeigeschirm 10 einer Flüssigkristallmaske 6 angezeigt, und Stellglieder 12 und 16 zum Umschalten einer Bildsegmentbelichtungsposition 17a auf einem Werkstück 17 wurden bei jedem Umschalten der Anzeige gesteuert angetrieben.
In solchen Fällen werden Anzeigeumschaltvorgänge und Stellgliedantrieb/steuerung ebenfalls für die Bildsegmente 19' durchgeführt, die lediglich den Hintergrund außerhalb des "ABCDE"-Markierungsmusters repräsentieren. Das heißt, daß auch sogenannte Leerräume markiert werden und die Zeit für Anzeigeumschaltvorgänge und dergleichen vergeudet ist. Das gleiche gilt für Bilder wie bei Bildsegment 19", bei dem das Markierungsmuster lediglich einen geringen Anteil des gesamten Bildes 19" besetzt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die sich in Anbetracht dieser Situation stellte, besteht in der Verkürzung der Markierungszeit durch Reduzieren der Zahl der Teilungen bei der Teilung eines Originalbildes in Bildsegmente.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Lasermarker trifft ein Laserstrahl bm auf den Anzeigeschirm 10 der Flüssigkristallmaske 6, und, wie in Fig. 16 gezeigt, der gesamte Anzeigeschirm 10 wird durch das Abtasten des Laserstrahls markiert. Die Hauptabtastung des Anzeigeschirms 10 in X-Richtung wird durch die Rotation eines Polygonalspiegels 3 durchgeführt, und die Nebenabtastung in Y-Richtung wird durch die Rotation eines Abtastspiegels 2 durchgeführt.
Um die Durchführung der Hauptabtastung nach Abschluß des vorhergehenden Hauptabtastzyklus fortzusetzen, war es in der Vergangenheit notwendig, die Rotationsgeschwindigkeit des Abtastspiegels 2 von Nullgeschwindigkeit aus schrittweise zu variieren und von einer Ausgangsnebenabtastposition Y1 zu einer nächsten Unterabtastposition Y2 weiterzugehen.
Ein derartiger schrittweise ablaufender Abtastmodus bereitet keine Schwierigkeiten, wenn sich der Polygonalspiegel 3 mit geringer Geschwindigkeit dreht und die Hauptabtastung mit geringer Geschwindigkeit durchgeführt wird, aber bei Durchführung der Hauptabtastung mit hoher Geschwindigkeit ist eine Nachführung unmöglich und es ergibt sich eine unerwünschte Vibration.
Wenn ein Bild wie das in Fig. 24 gezeigte mit Hilfe des in Fig. 1 gezeigten Lasermarkers markiert wird, wird, wie oben beschrieben, ein Bild 33 in die Bildsegmente 19 der vorbestimmten Größe geteilt, diese Bildsegmente 19 werden sequentiell auf dem Anzeigeschirm 10 einer Flüssigkristallmaske 6 angezeigt, und bei jedem Umschalten der Anzeige werden Stellglieder 12 und 16 zum Umschalten einer Bildsegmentbelichtungsposition 17a auf einem Werkstück 17 gesteuert angetrieben.
Die Abmessungen des Bildes 33 und der Bildsegmente 19 variieren häufig in Abhängigkeit von dem Typ der Vorrichtung und entsprechen rechtwinkligen Formen mit variierenden Längs- und Querabmessungen.
In der Vergangenheit war die Anzeigeumschaltsequenz für Bildsegmente 19 bedingungslos als eine Sequenz mit einer großen Zahl von Wegzyklen in Querrichtung definiert, wie z. B. in Fig. 24 gezeigt, daher war es notwendig, die Bildsegmentbelichtungsposition 17a bei einem Bildsegment mit einer großen Größe in Querrichtung bei jedem Umschalten der Anzeige mit Hilfe der Stellglieder 12 und 16 über lange Strecken entlang des Werkstücks 17 zu bewegen. Dies bedeutete eine ausgedehnte Markierungszeit.
Üblicherweise wird, wie in Fig. 26(a) gezeigt, eine Rasterabtastung wie die durch den Pfeil gezeigte auf dem Anzeigeschirm 10 der Flüssigkristallmaske 6 durchgeführt, doch der Abtastspiegel 2 ist derart angetrieben, daß bei jedem Umschalten eines Bildsegments auf eine vorbestimmte Nebenabtaststartposition St zurückgekehrt wird und das Abtasten immer an der Startposition St beginnt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die zum Einleiten dieser Nebenabtastung benötigte Vorbereitungszeit verlorene Zeit ist, in der keine eigentliche Abtastung oder Markierung durchgeführt wird, und dies muß reduziert werden, um die Markierungszeit zu verkürzen.
Wenn, wie ebenfalls in den Fig. 28 und 29 gezeigt, die Aufgabe in der Markierung zweier Bilder 34 und 35 auf demselben Werkstück besteht, variiert die gesamte Strecke, über die die Bildsegmentbelichtungsposition 17a von den Stellgliedern 12 und 16 über das Werkstück 17 bewegt wird, manchmal in Abhängigkeit davon, ob die Anzeige der Bildsegmente 19 zwischen den beiden Bildern abwechselt (Fig. 28) oder ob die Anzeige der Bildsegmente 19 eines der beiden Bilder beginnt, nachdem die Anzeige aller Bildsegmente 19 des anderen Bildes abgeschlossen worden ist (Fig. 29). Daraus ergibt sich, daß eine Bewegung über lange Strecken über das Werkstück 17 manchmal unvermeidlich ist, wenn die Stellglieder 12 und 16 entsprechend einer bedingungslos definierten Anzeigeumschaltsequenz angetrieben werden, und dies ist nicht wünschenswert, wenn die Markierungszeit verkürzt werden soll.
Daher besteht eine generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Steuervorrichtung zu schaffen, die imstande ist, die Markierungszeit in einer Markierungsvorrichtung zu verkürzen.
Die Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist durch Anspruch 1 definiert.
Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung einer Markierungsvorrichtung, bei der ein Originalbild, das ein zu markierendes Muster anzeigt, in eine Vielzahl von Bildsegmenten einer vorbestimmten Größe geteilt wird, jedes der Vielzahl von Bildsegmenten sequentiell auf einer Flüssigkristallmaske angezeigt wird und die Anzeigefläche der Maske Licht ausgesetzt wird, wodurch das die Maske in Richtung auf ein Werkstück passierende Licht geführt und das Muster auf dem Werkstück markiert wird, wobei ein Bild, das das gesamte Muster umgrenzt, in dem Originalbild aufgefunden wird, das umgrenzte Bild in eine Vielzahl von Bildsegmenten vorbestimmter Größe geteilt und dann jedes der Vielzahl von Bildsegmenten sequentiell auf der Maske angezeigt wird.
Wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, umfaßt die Erfindung das Auffinden des Bildes 20 eine Bereichs, der das gesamte "ABCDE"-Muster umgrenzt, in einem Originalbild 18, das Teilen dieses umgrenzten Bildbereichs 20 in eine Vielzahl von Bildern 19 mit vorbestimmter Größe, und das sequentielle Anzeigen jedes der Vielzahl dieser Bildsegmente 21 auf einer Maske 6 (siehe Fig. 1). Die Zahl der beim Teilen des Originalbildes in Bildsegmente auftretenden Teilungen kann auf diese Weise verringert und die Markierungszeit verkürzt werden.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines Ausführungsbeispiels einer Markierungsvorrichtung, die zu der vorliegenden Erfindung gehört.
Fig. 2 ist ein Diagramm eines Originalbilds des gesamten Markierungsmusters in dem Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 ist ein Diagramm eines Rechtecks, das das in Fig. 2 gezeigte Originalbild umgrenzt.
Fig. 4 ist ein Diagramm eines umgrenzten Bildbereichs, der dem umgrenzten Rechteck von Fig. 3 entspricht.
Fig. 5 ist ein Diagramm eines Bildsegments.
Fig. 6 ist ein Diagramm der beim weiteren Trennen des Markierungsmusters von Fig. 3 erhaltenen umgrenzten Rechtecke.
Fig. 7 ist ein Diagramm der umgrenzten Bildbereiche, die dem umgrenzten Rechtecken von Fig. 6 entsprechen.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Art der Trennung des Markierungsmusters in die kleinsten Einheiten darstellt.
Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Art der endgültigen Trennung des in Fig. 3 gezeigten Markierungsmusters in umgrenzte Rechtecke darstellt.
Fig. 10 ist ein Diagramm der umgrenzten Bildbereiche, die den umgrenzten Rechtecken von Fig. 9 entsprechen.
Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Positionsbeziehung der in Fig. 10 gezeigten Bildbereiche mit Hilfe von Koordinatenpositionen darstellt.
Fig. 12 ist ein Diagramm, das mit Hilfe von Koordinatenpositionen die Positionsbeziehung der in Fig. 10 gezeigten umgrenzten Bildbereiche darstellt.
Fig. 13(a) und 13(b) sind Flußdiagramme, die die Abfolgen zum Trennen des Markierungsmusters des Originalbildes in einzelne Muster und das Teilen des Bildes in Bildsegmente darstellen.
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, das eine Abfolge zum Teilen des Originalbildes in Bildsegmente darstellt.
Fig. 15 ist ein Diagramm, das zeigt, wie der Anzeigeschirm einer Flüssigkristallmaske einer Nebenabtastung mit einer konstanten Geschwindigkeit erfährt.
Fig. 16 ist ein Diagramm eines herkömmlichen Modus zum Abtasten des Anzeigeschirms einer Flüssigkristallmaske.
Fig. 17 ist ein Diagramm, das zur Beschreibung der Art der Berechnung der Nebenabtastgeschwindigkeit verwendet wird.
Fig. 18 ist ein Diagramm, das zur Beschreibung der Art der Berechnung der Nebenabtastgeschwindigkeit verwendet wird.
Fig. 19(a) bis 19(d) sind Zeitdiagramme, die den herkömmlichen Abtastmodus darstellen.
Fig. 20(a) bis 20(d) sind Zeitdiagramme, die die für jeden der zum Umschalten der Anzeigeschirme der Flüssigkristallmasken benötigten Vorgänge erforderlichen Zeiten zeigen.
Fig. 21(a) bis 21(d) sind Zeitdiagramme, die die für jeden der zum Umschalten der Anzeigeschirme der Flüssigkristallmasken benötigten Vorgänge erforderlichen Zeiten zeigen.
Fig. 22(a) bis 22(d) sind Zeitdiagramme, die die für jeden der zum Umschalten der Anzeigeschirme der Flüssigkristallmasken benötigten Vorgänge erforderlichen Zeiten zeigen.
Fig. 23 ist ein Diagramm, das zeigt, wie ein durch den Maximalweg in X- Richtung gekennzeichneter Anzeigeumschaltvorgang durchgeführt wird.
Fig. 24 ist ein Diagramm, das zeigt, wie ein durch den Minimalweg in Y-Richtung gekennzeichneter Anzeigeumschaltvorgang durchgeführt wird.
Fig. 25 ist ein Diagramm, das zeigt, wie ein Bewegung in diagonaler Richtung umfassender Anzeigeumschaltvorgang durchgeführt wird.
Fig. 26(a) bis 26 sind eine Abtastfolge darstellende Diagramme, die imstande ist, die Vorbereitungszeit für die Nebenabtastung zu minimieren.
Fig. 27 ist ein Diagramm der Positionsbeziehung zwischen zwei Bildern.
Fig. 28 ist ein Diagramm eines Anzeigeumschaltmusters, bei dem wenigstens zwei Bewegungszyklen durchgeführt werden, die zwischen zwei Bildern wechseln.
Fig. 29 ist ein Diagramm, bei dem zu dem einen Bild geschaltet wird, nachdem die gesamte Anzeige des anderen Bildes abgeschlossen ist.
Fig. 30(a) und 30(b) sind Diagramme zur Beschreibung der Beträge des Motorantriebs für die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels.

BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Im folgenden werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele für eine Markierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 stellt das Konzept des gesamten Aufbaus des Lasermarkers der Ausführungsbeispiele dar.
In der Figur oszilliert ein Laseroszillator 1 einen Abtastlaserstrahl (beispielsweise YAG-Laserstrahl), und der oszillierte Laserstrahl trifft auf eine reflektierende Fläche 2a eines Abtastspiegels auf, der eine Y-Richtung-Ablenkeinheit ist.
Das von der reflektierenden Fläche 2a reflektierte Laserlicht passiert eine Linse 4 und trifft auf eine reflektierende Fläche 3a eines Polygonalspiegels 3, der eine X-Richtung-Ablenkeinheit ist. Das von der reflektierenden Fläche 3a reflektierte Laserlicht passiert eine Linse 5 und trifft beispielsweise auf einen Flüssigkristallanzeigeschirm 10 einer makromolekularen Flüssigkristallmaske 6 vom Mischtyp.
Hier wird die reflektierende Fläche 2a des Abtastspiegels 2 von einem Motor 8 in Richtung des Pfeils AA gedreht, und die reflektierende Fläche 3a des Polygonalspiegels 3 wird von einem Motor 9 in Richtung des Pfeils BB gedreht. Daher führt das Laserlicht die Hauptabtastung für den Anzeigeschirm 10 der Flüssigkristallmaske 6 in Richtung des Pfeils X infolgedessen durch, daß der Motor 9 gesteuert angetrieben ist und die reflektierende Fläche 3a in Richtung des Pfeils BB gedreht wird, und das Laserlicht führt die Nebenabtastung für den Anzeigeschirm 10 der Flüssigkristallmaske 6 in Richtung des Pfeils (Y) infolgedessen durch, daß der Motor 8 gesteuert angetrieben ist und die reflektierende Fläche 2a in Richtung des Pfeils AA gedreht wird. Die Art, in der der Laserstrahl bm den Schirm 10 abtastet, ist in der später beschriebenen Fig. 15 dargestellt.
Eine Steuereinrichtung 7 steuert die Abtastung des Laserlichts über den Schirm 10 der Flüssigkristallmaske 6 durch gesteuertes Antreiben der Motoren 8 und 9 und Steuern der Laseroszillation des Laseroszillators 1. Die Steuereinrichtung 7 steuert die Anzeigeumschaltung derart, daß ein das zu markierende Markierungsmuster anzeigendes Originalbild in Bildsegmente von vorbestimmter Größe geteilt wird, wie nachfolgend beschrieben, und diese sequentiell auf dem Anzeigeschirm 10 angezeigt werden.
Die Motoren 12 und 16 sind Stellglieder zum Bewegen derjenigen Position 17a auf dem Werkstück 17, die vom dem durch die Maske 6 gesendeten Licht zu belichten ist, in X- und Y-Richtung, so daß das Muster der Bildsegmente in dem entsprechenden Bereich 17a des Werkstücks 17 markiert wird. Die Steuereinrichtung 7 treibt die Motoren 12 und 16 gesteuert an.
Genauer gesagt, werden die Daten, die ein Originalbild 18 betreffen, das beispielsweise das unten in Fig. 2 gezeigte Markierungsmuster "ABCDE" anzeigt, mit Hilfe einer vorbestimmten Eingabeeinrichtung, wie beispielsweise einem Scanner, eingegeben, und sobald der nachfolgend beschriebene Teilungsvorgang durchgeführt worden ist, gibt die Steuereinrichtung 7 Antriebssignale zum Treiben der Pixels des Flüssigkristallschirms 10 entsprechend dem Muster der Bildsegmente 19 derart aus, daß die Bildsegmente 19 auf dem Anzeigeschirm 10 der Flüssigkristallmaske 6 angezeigt werden. In diesem Fall entsprechen die Mustersegmente von "ABCDE" einer logischen "1", und die Hintergrundsegmente, die keine Mustersegmente sind, entsprechen einer logischen "0".
Dann werden die Motoren 8 und 9 wie der Laseroszillator 1 gesteuert angetrieben, und die Abtastung wird mit Hilfe von Laserlicht durchgeführt, das nur den zuvor erwähnten getriebenen Pixelteil (Pixels, die logisch "1" sind) passiert.
Das durch die Flüssigkristallmaske 6 gesendete Laserlicht passiert einen Reflexionsspiegel 11, der eine Y-Richtung-Ablenkeinheit ist, eine Linse 13, eine Linse 14, die eine X-Richtung-Ablenkeinheit ist, und einen bewegbaren Tisch 15, auf dem die Linse 14 befestigt ist, trifft auf den entsprechenden Bereich 17a des Werkstücks 17 auf, und das Muster der Bildsegmente 19 wird auf dem Werkstück 17 markiert. Die reflektierende Fläche des Reflexionsspiegels 11 wird von dem Motor 12 in Richtung des Pfeils CC gedreht, und die Belichtungsposition 17a auf dem Werkstück 17 wird in Y-Richtung umgeschaltet. Der Motor 16 bewegt den Tisch 15 in Richtung des Pfeils DD hin und her, und die Belichtungsposition 17a des Werkstücks 17 wird in X-Richtung umgeschaltet.
Wenn ein Bildsegment 19 abgetastet wird, sind die Motoren 12 und 16 nicht angetrieben, und wenn auf der Flüssigkristallmaske 6 ein anderes Bildsegment 19 angezeigt wird, werden die Motoren 12 und 16 gesteuert angetrieben und der Reflexionsspiegel 11 und die Linse 14 bewegen sich derart, daß die Markierungsposition 17a, die dem nächsten Bildsegment entspricht, dem Licht ausgesetzt wird. Auf diese Weise werden die Bildsegmente 19 von Fig. 2 auf dem Werkstück 17 sequentiell markiert, und schließlich ist das gesamte Originalbild 18 auf dem Werkstück 17 markiert.
Die Aufteilung des gesamten Originalbilds bereitet keine besonderen Probleme, wenn das Markierungsmuster das Originalbild ausfüllt, wenn jedoch, wie in Fig. 2 gezeigt, der Anteil des Markierungsmusters "ABCDE" im Verhältnis zu dem Originalbild 18 gering ist und der Anteil der leeren Hintergrundräume groß, werden sogenannte Leerräume 19' unnötigerweise markiert, die zum Umschalten der Anzeige der Bildsegmente 19 benötigte Zeit ist vergeudet, ebenso die zum Verschieben der Belichtungspositionen mit Hilfe der Motoren 12 und 16 benötigte Zeit, und die Markierung wird zeitaufwendig. In Anbetracht des oben gesagten verkürzen diese Ausführungsbeispiele die Markierungszeit, indem ein Teilungsvorgang wie der nachfolgend beschriebene durchgeführt wird.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 14 stellt ein Flußdiagramm für den Teilungsvorgang des ersten Ausführungsbeispiels dar. Es folgt eine Beschreibung mit Bezug auf die Fig. 2 bis 4. ·
Im einzelnen wird, wie in Fig. 14 gezeigt, zunächst bestimmt, ob in der obersten Zeile des Originalbildes 18 ein Logisch-"1"-Pixel vorhanden ist oder nicht (Schritt 201), und solange nur Pixels vorhanden sind, die einen Hintergrund mit einer logischen "0" repräsentieren und keine logischen "1"en, wird der Vorgang für die aufeinanderfolgenden Reihen in Abwärtsrichtung wiederholt, um auf ähnliche Weise zu bestimmen, ob in den einzelnen Zeilen ein Logisch- "1"-Pixel vorhanden ist (Schritt 202).
Schließlich wird eine ein Logisch-"1"-Markierungsmuster "ABCDE" identifiziert ("JA" in Schritt 202), und dies führt zu der Erkennung des oberen Endes 20a eines umgrenzten Rechtecks, das das gesamte Markierungsmuster umgrenzt (Schritt 203).
Sobald auf diese Weise das obere Ende 20a erkannt ist, wird dieselbe Suche durchgeführt, bis überhaupt keine Zeilen mit Logisch "1"-Pixels mehr erkannt werden und das untere Ende 20b des umgrenzten Rechtecks 20 erkannt wird (Schritt 204).
Anschließend wird dieselbe Suche wie die in den Schritten 201 und 202 oben durchgeführte in Spaltenrichtung ausgeführt, und zwar beginnend mit der rechten Spalte (Schritte 205 und 206), das rechte Ende 20c des umgrenzten Rechtecks 20 wird erkannt (Schritt 207), und das linke Ende 20d des umgrenzten Rechtecks 20 wird auf dieselbe Weise erkannt (Schritt 208).
Sobald das umgrenzte Rechteck 20 auf diese Weise definiert ist, werden die Bilder dieses umgrenzten Rechtecks 20 in Bildsegmente 10 aufgeteilt.
Das folgende Verfahren kann beispielsweise zur Bestimmung der Zahl der Teilungen angewandt werden.
Im einzelnen sollte diese Teilung unter Verwendung der Zahl der Teilungen n1,1 · m1,1 durchgeführt werden, die durch die minimalen natürlichen Zahlen n1,1 und m1,1 bestimmt ist, welche den folgenden Verhältnissen entsprechen
α1,1 < n1,1·x
β1,1< m1,1·y (1)
wobei, wie in Fig. 5 gezeigt, x und y die Breite in Querrichtung bzw. die Breite in Längsrichtung eines Bildsegments 19 sind und α1,1 und β1,1 die Breite in Querrichtung bzw. die Breite in Längsrichtung des umgrenzten Rechtecks 20 sind (siehe Fig. 4).
Bei derartigen Bildern (im folgenden als "umgrenzte Bilder" bezeichnet) 21, deren Zahl gleich der Zahl der Teilungen n1,1 · m1,1 ist, wird die Anzeige der Bildsegmente 10 auf der Flüssigkristallmaske 6 sequentiell umgeschaltet und das Markierungsmuster "ABCDE" wird auf dem Werkstück 17 markiert (Schritt 209).
Daher ist das erste Ausführungsbeispiel darauf gerichtet, daß nur das Markierungsmuster "ABCDE" tatsächlich auf dem Werkstück 17 markiert wird, und beinhaltet die Bildung eines Bildes in Form eines umgrenzten Rechtecks, das das Markierungsmuster "ABCDE" umgrenzt sowie die Umschaltung der Anzeige der Bildsegmente innerhalb dieses umgrenzten Rechteckbildes, mit dem Ergebnis, daß die zum Markieren erforderliche Zeit deutlich verkürzt ist, da die Zahl der Teilungen die Zahl der zum Umschalten der Anzeige des gesamten Originalbildes 18 benötigten Zyklen im Vergleich mit Fällen, in denen die Anzeige dieser Bildsegmente für das gesamte Originalbild 18 einschließlich der Bildsegmente von bloß leeren Bereichen umgeschaltet wird, verringert.

Zweites Ausführungsbeispiel

Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, bei dem eine Verringerung bei der Zahl der Teilungen eine weitere Verringerung bei der Zahl der Anzeigeumschaltvorgänge mit sich bringt.
Das oben erwähnte Ausführungsbeispiel ist zufriedenstellend, wenn das Markierungsmuster selbst ein integriertes Design ist.
Generell bestehen solche Designs jedoch fast immer aus einem Herstellerlogo und lateinischen Buchstaben, wenn die Aufgabe darin besteht, die Designs auf Werkstücke wie IC-Packungen zu drucken. Ein Unterscheidungsmerkmal eines aus lateinischen Buchstaben bestehenden Designs besteht darin, daß zwischen den Buchstaben Zwischenräume vorhanden sind, so daß das Design in einzelne Bereiche geteilt werden kann, die aus Bildern bestehen, welche durch bestimmte Zwischenräume in vertikaler und horizontaler Richtung geteilt sind, und auf diese Weise kann durch Reduzierung der Leerräume die Zahl der Teilungen weiter verringert werden.
Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, welches die Trennung des in Fig. 2 gezeigten Markierungsmusters "ABCDE" in einzelne Muster A, B, ..., darstellt und welches den für jeden Musterabschnitt durchgeführten Teilungsvorgang zeigt. Es folgt eine Beschreibung mit Bezug auf die Fig. 6 bis 12.
Im einzelnen wird zunächst, wie in Fig. 13(a) gezeigt, derselbe Vorgang wie in Fig. 14 oben durchgeführt, ein das gesamte Markierungsmuster umgrenzendes Rechteck 20 (siehe Fig. 3) wird gebildet (Schritt 101), und die Zahlen der Teilungen n1,1 und m1,1 für das umgrenzte Bild, das dem umgrenzten Rechteck entspricht, werden unter Verwendung von Verhältnis 1 oben berechnet (siehe Fig. 4; Schritt 102). Diese Zahlen der Teilungen n1,1 und ml,1 werden in einem Speicher gespeichert (Schritt 103).
Dann wird jede Zeile des Bildes 21 analysiert, um zu bestimmen, ob alle Pixels in diesen Zeilen logisch "0" sind oder nicht, auf diese Weise wird ein Hintergrundsegment 21a, welches ein Zwischenraum zwischen dem oberen und dem unteren Muster ist und sich in horizontaler Richtung (X-Richtung) erstreckt, identifiziert (siehe Fig. 4), und dieses Hintergrundsegment 21a ermöglicht die Trennung des Markierungsmusters "ABCDE" in k (in diesem Falle zwei) Muster, nämlich "ABC" und "DE" (siehe Fig. 6; Schritt 104). Die Mustertrennzahl k wird in dem Speicher gespeichert (Schritt 105).
Der Vorgang von Fig. 14 oben wird dann für jedes separate Muster "ABC" oder "DE" durchgeführt, ein das separate Muster "ABC" umgrenzendes rechteckiges Bild 22 wird gebildet, ein das separate Muster "DE" umgrenzendes rechteckiges Bild 23 wird gebildet (siehe Fig. 6), und die Zahl der Teilungen n2,1, m2,1 und n2,2, m2,2 für die umgrenzten Bilder 24 und 25, die den umgrenzten Rechtecken 22 bzw. 23 entsprechen, werden unter Verwendung des Verhältnisses 1 oben berechnet (siehe Fig. 7; Schritt 106).
An diesem Punkt wird bestimmt, ob die oben erwähnte Trennung durchgeführt werden sollte oder nicht. In diesem Fall wird das folgende Bestimmungskriterium verwendet: zwischen den Zahlen der Teilungen n1,1 und m1,1, die durch Teilen des Bilds 21, das das gesamte Muster "ABCDE" umgrenzt, erhalten werden, und dem kombinierten Wert der Zahlen der Teilungen n2,1, m2,1 und n2,2, m2,2, der erhalten wird, wenn die die separaten Muster "ABC" und "DE" umgrenzenden Bilder 24 und 25 in entsprechende Bildsegmente geteilt werden, wird vor der Trennung ein Vergleich vorgenommen, und die Entscheidung zur Durchführung der Trennung wird nur dann gefällt, wenn der kombinierte Wert der Zahlen der Teilungen nach der Trennung geringer ist als die Zahl der Teilungen vor der Trennung. Eine weitere Trennung ist bedeutungslos, da sich die Zahl der Teilungen infolge der Trennung nicht verändert. Generell kann das folgende Verhältnis 2 als Entscheidungskriterium für oder gegen die Durchführung einer Teilung angesehen werden, wenn eine Trennung in k Muster möglich ist.
n1,1 · m1,1 - p > (n2,i · m2,i) (2)
In der Formel ist p die Zahl der Bildsegmente 19, die nur Hintergrundsegmente sind (im Fall der Bilder 21 in Fig. 4 beispielsweise entsprechen die drei unteren rechten Bildsegmente dieser Zahl) (Schritt 107).
Falls die obige Gleichung (2) erfüllt ist, wird die entsprechende Trennung gewählt (Schritt 108), und falls sie nicht erfüllt ist, wird keine Trennung gewählt und man geht davon aus, daß eine weitere Trennung unmöglich ist, und es wird entschieden, schließlich das Bild von Fig. 4 zu wählen.
Falls die Trennung gewählt wird, wird für jeden der Musterabschnitte i (i = 1...k) eine weitere Trennung in horizontaler Richtung durchgeführt.
In einem bestimmten Fall des Musterabschnitts "ABC" wird bestimmt, ob alle Pixels in jeder Spalte eines umgrenzten Bilds 24 logische "0"en sind oder nicht, wodurch die Hintergrundsegmente 24a und 24b identifiziert werden, welche Zwischenräume zwischen der linken und der rechten Hälfte des Musters sind und sich in vertikaler Richtung (Y-Richtung) erstrecken (siehe Fig. 7). Diese Hintergrundsegmente 24a und 24b trennen den Musterabschnitt "ABC" in r (in diesem Fall drei) Muster A, B und C (siehe Fig. 8; Schritt 110).
An diesem Punkt werden I und J jeweils auf Eins initialisiert (Schritt 111), und die entsprechenden Zahlen der Teilungen n und m werden für ein Muster, das durch Verbinden der I-ten bis J-ten Musterabschnitte von links nach rechts erhalten wird, sowie für den (J + 1)ten Musterabschnitt berechnet (Schritt 112). Dann wird bestimmt, ob die oben erwähnte Trennung angemessen ist, wobei derselbe Vorgang angewandt wird wie in Schritt 107 (Schritt 113).
Die Zahlen der Teilungen für die entsprechenden umgrenzten Bilder der Muster "A" und "B" werden zuerst berechnet, und es wird bestimmt, ob das Muster "AB" von dem Muster "A" und dem Muster "B" getrennt werden sollte, wobei das oben erwähnte Verhältnis 2 in derselben Weise verwendet wird.
Anschließend werden I und J aktualisiert (Schritte 114 und 115), die nicht zu trennenden Muster "A" und "B" werden wieder zusammengefügt, und es wird bestimmt, ob dieses Muster "AB" von dem rechts daneben befindlichen Muster "C" getrennt werden soll oder nicht. Wenn die Trennung durchgeführt werden soll, wird das rechts befindliche Muster der beteiligten Musterabschnitte als linker Rand gewählt, und es wird in derselben Weise bestimmt, ob eine Trennung von dem rechts benachbarten Muster durchgeführt werden soll. Dieser Vorgang wird (r-1)mal wiederholt.
Schließlich wird bestimmt, ob die Zahlen der Teilungen n3,1 und m3,1 und die Zahlen der Teilungen n3,2 und m3,2 das geringste Endergebnis ergeben, wenn das aus den Mustern "A" und "B" zusammengefügte Muster "AB" von dem Muster "C" getrennt wird (siehe Fig. 10; "NEIN" in Schritt 116).
Danach wird i zu i + 1 inkrementiert (Schritt 117), derselbe Vorgang wird durchgeführt (Schritte 112 bis 116), schließlich wird bestimmt, ob die Zahlen der Teilungen n3,3 und m³,3 auf einem Minimum sind und keine Notwendigkeit für eine weitere Trennung des unteren Musterabschnitts "DE" besteht (siehe Fig. 10; "NEIN" in Schritt 118), und der gesamte Vorgang ist abgeschlossen. Schließlich werden auf diese Weise, wie in Fig. 10 gezeigt, den umgrenzten Rechtecken 29, 28 und 23 der Musterabschnitte "AB", "C" und "DE" entsprechende umgrenzte Bilder 30, 31 und 32 für jedes der Muster geschaffen, die diese umgrenzten Bilder 30, 31 und 32 bildenden Bildsegmente 19 werden sequentiell wiederaufgefunden, umgeschaltet und angezeigt, wodurch es ermöglicht wird, die Markierungszeit durch die Ausführung einer minimalen Zahl von Umschaltzyklen deutlich zu verkürzen.

Drittes Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 11 und 12 beschrieben, wie die Steuerung durchgeführt wird, wenn ein derart von dem Originalbild 18 getrenntes Muster auf dem Werkstück 17 markiert werden soll.
Die Absicht dieser Steuerung liegt darin, die Markierung derart durchzuführen, daß das Positionsverhältnis zwischen den umgrenzten Bildern 30, 31 und 32 dasselbe bleibt wie das Positionsverhältnis des originalen umgrenzten Bildes 21 von Fig. 4, selbst wenn es in Musterabschnitte ("AB", "C" und "DE") getrennt ist.
Zunächst werden während des zuvor erwähnten Vorgangs alle Linien des Originalbilds 18 in Fig. 2 abgetastet, um die umgrenzten Rechtecke 29, 28 und 23 von dem Originalbild 18 zu trennen, wie in Fig. 9 gezeigt. Die Koordinatenpositionen P1 (Xp1, Yp1), P2 (Xp2, Yp2) und P3 (Xp3, Yp3), die die oberen linken Scheitelpunkte der umgrenzten Rechtecke 29, 28 und 23 auf dem Originalbild 18 besetzen, können, wie in Fig. 11 gezeigt, in dem Abtastvorgang einzeln berechnet werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist Yp1 = Yp2.
In dem oben erwähnten Vorgang von Trennung und Teilung ist es möglich, die Abmessungen (α3,1, β3,1), (α3,2, β3,2) und (α3,3, β3,3) der entsprechenden umgrenzten Rechtecke 29, 28 und 23 gemäß Fig. 9 zu berechnen, die Zahlen der Teilungen (n3,1, m3,1), (n3,2, m3,2) und (n3,3, m3,3) für die entsprechenden umgrenzten Bilder 30, 31 und 32 zu berechnen und die Positionskoordinaten P1,1 (Xp1,1, Yp1,1), P1,2 (Xp1,2, Yp1,2), ... in den oberen linken Scheitelpunkten für jedes der entsprechenden Bildsegmente 19 gemäß Fig. 12 zu berechnen, und zwar anhand dieser Zahlen der Teilungen und der Abmessungen (x,y) der in Fig. 5 gezeigten Bildsegmente 19.
Wenn die Koordinatenpositionen P1,1, ... der entsprechenden Bildsegmente 19 auf diese Weise berechnet worden sind, werden für jedes der Bildsegmente 19 auf der Basis dieser Koordinatenpositionen die Antriebsbeträge der Motoren 12 und 16 zum Markieren des Musters jedes Bildsegments 19 an der entsprechenden Position 17a auf dem Werkstück 17 berechnet. Der Antriebsbetrag kann im Anschluß an den Abschluß der zuvor erwähnten Trennungs- und Teilungsvorgänge (Fig. 13) oder während der Durchführung dieser Trennungs- und Teilungsvorgänge berechnet werden.
Es sei angenommen, daß sich die Motoren 12 und 16 der Vorrichtung in Fig. 1 an ihren Nullpunkten befinden, wenn die Mitte des auf der Flüssigkristallmaske angezeigten Bildes von der Drehachse des Spiegels 11 aus vertikal auf das Werkstück 17 projiziert wird, und daß der Projektionspunkt P der Ursprung der XY-Koordinaten auf dem Werkstück 17 ist.
Außerdem wird die Vergrößerung der Linse 13 mit "s" und die Vergrößerung der Linse 14 mit "t" bezeichnet.
Wenn der Motor 12 um einen Winkel θ gedreht wird, bewegt sich in diesem Fall das auf der Flüssigkristallmaske angezeigte Bild über eine Strecke von (D1 · s · t) über das Werkstück 17 in Anwesenheit der Linsen 13 und 14, wobei angenommen sei, daß bei Abwesenheit der Linsen 13 und 14 die über das Werkstück 17 zurückgelegte Strecke D1 ist (siehe Fig. 30(a)).
Weil in diesem Fall D1 = tan θ ist, wird der Punkt Yp auf dem Werkstück 17 als Yp = s · t · tan θ ausgedrückt.
Genauer gesagt, sobald der Motor 12 über eine Strecke von (θp1,2Y - θp1,1Y) derart angetrieben worden ist, daß die Gleichung
Yp1,2 - Yp1,1 = s · t · (tanθp1,2Y - tanθp1,1Y)
erfüllt ist, nachdem die Markierung an Punkt P1,1 von Fig. 12 begonnen hat und die Markierung eines Bildabschnitts der Flüssigkristallmaske 6 abgeschlossen ist, wird der anschließende Markierungszyklus für ein Bildsegment 19 des oberen linken Scheitelpunkts P1,2 in der Nähe der positiven Richtung von Y durchgeführt.
Wenn der Motor 16 angetrieben ist, sind der Tisch 15 und die Linse 14 über eine Verbindung 16a angetrieben.
Die Position x des Tisches 15 und der Linse 14 ist
X = Lk · tan θx
wobei Lk die Länge der Verbindung 16a und θx der Drehwinkel des Motors 16 ist.
Das auf der Flüssigkristallmaske angezeigte Bild bewegt sich über eine Strecke von (1 + t)a über das Werkstück 17, wenn die Linse 14 eine Strecke a zurückgelegt hat (siehe Fig. 30(b)).
Zu diesem Zeitpunkt steht die Bildbewegung in keiner Beziehung zu dem Vergrößerungsgrad der Linse 13.
Genauer gesagt, um den oberen linken Scheitelpunkt P1,4 im Anschluß an die Markierung des oberen linken Scheitelpunkts P1,2 in Fig. 12 zu markieren, sollte der Motor 16 über eine Strecke von θp1,3x - θp1,2x) derart angetrieben sein, daß die Gleichung Xp,1,3 - Xp1,4 = (1 + t) · Lk · (tan θp1,3x - tan θp1,2x) erfüllt ist.
Die Antriebsbeträge werden anschließend auf dieselbe Weise berechnet, das Muster jedes Bildsegments 19 wird sukzessiv markiert und das gesamte Muster "ABCDE" wird schließlich auf dem Werkstück 17 in demselben Positionsverhältnis wie das für das Bild 21 von Fig. 4 gezeigte (Originalbild 18 von Fig. 2) markiert.
Es ist außerdem möglich, den Antriebsbetrag auf dieselbe Weise zu berechnen und das gesamte Muster zu markieren, wenn ein Aufbau gewählt wird, bei dem der Spiegel 11 in Fig. 1 fixiert und die sich bewegende Linse 14 von zwei Motoren nicht bloß in Y-Richtung, sondern auch in X-Richtung bewegt wird.
Es sei angenommen, daß die Nullpunkte der Motoren, die die Bewegung in X-Richtung und Y-Richtung bewirken, in derselben Weise wie oben definiert worden sind und die von der Linse 14, die von jedem der Motoren bewegt wird, besetzten Positionen mit TX und TY bezeichnet sind. Außerdem wird die Vergrößerung der Linse 13 mit "u" und die Vergrößerung der Linse 14 mit "v" bezeichnet.
Sobald unter diesen Bedingungen der zum Bewirken der Bewegung in X- Richtung konzipierte Motor derart angetrieben ist, daß die Gleichung
Xp1,3 - Xp1,1 = (1 + v) · (TXp1,3 - TXp1,1)
erfüllt ist, nachdem die Markierung an dem Punkt P1,1 von Fig. 12 eingesetzt hat und die Markierung eines Bildabschnitts der Flüssigkristallmaske 6 abgeschlossen worden ist, wird der anschließende Markierungszyklus für das Bildsegment 19 des oberen linken Scheitelpunkts P1,3 in positiver Richtung der X-Achse durchgeführt. Auf diese Weise wird der Antriebsbetrag berechnet und ein folgendes neues Bildsegment 19 wird markiert.
Der zum Bewirken einer Bewegung in X-Richtung konzipierte Motor und der zum Bewirken einer Bewegung in Y-Richtung konzipierte Motor sollten anschließend in derselben Weise derart angetrieben werden, daß die Gleichungen
Xp1,2 - Xp1,3 = (1 + v) · (TXp1,2 - TXp1,3)
Yp1,2 - Yp1,3 = (1 + v) · (TYp1,2 - TYp1,3)
erfüllt sind, um den nächsten Markierungszyklus für ein Bildsegment 19 mit dem oberen linken Scheitelpunkt P1,2 durchzuführen.
Anschließend werden die Antriebsbeträge in derselben Weise berechnet, das Muster jedes Bildsegments 19 wird sukzessiv markiert, und schließlich wird das gesamte Muster "ABCDE" in demselben Positionsverhältnis auf dem Werkstück 17 markiert wie bei dem Bild 21 von Fig. 4 (Originalbild 18 von Fig. 2). Auf diese Weise ermöglicht das dritte Ausführungsbeispiel die präzise Markierung der Muster der von dem Originalbild 18 getrennten umgrenzten Bilder 30, 31 und 32 auf dem Werkstück 17 in demselben Positionsverhältnis wie bei dem gesamten Muster des Originalbilds 18.

Viertes Ausführungsbeispiel

Nunmehr folgt mit Bezug auf die Fig. 15 bis 19 die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das die Abtastung des Anzeigeschirms 10 der Flüssigkristallmaske 6 in kurzer Zeit ermöglicht.
Wie in Fig. 15 gezeigt, umfaßt dieses Ausführungsbeispiel die Drehung des Antriebsmotors 8 des Abtastspiegels 2 mit konstanter Geschwindigkeit über die ganze Zeit und die Durchführung der Nebenabtastung mit einer konstanten Geschwindigkeit ve, während der Spiegel 2 die Nebenabtastung des Anzeigeschirms 10 in Y-Richtung durchführt.
Bei einem herkömmlichen schrittweise ablaufenden Abtastmodus gemäß Fig. 16 wird nach Abschluß eines einzelnen Hauptabtastzyklus in X-Richtung die Geschwindigkeit des Motors 8 schrittweise von Nullgeschwindigkeit zu einer vorbestimmten Geschwindigkeit verändert, um eine Übertragung von seiner Nebenabtastposition Y1 zu der Nebenabtastposition Y2 einer nächsten Hauptabtastung zu bewirken, und der Spiegel 2 wird um einen geringen Winkel verschoben. Jedoch besteht ein Nachteil dieses schrittweisen Modus darin, daß bei Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Polygonalspiegels 3, d. h. bei Erhöhung der Hauptabtastgeschwindigkeit, die Nachführung der Hauptabtastung erschwert ist und Schwingung auftritt. Die bei diesem Ausführungsbeispiel durchgeführte Hauptabtastung mit konstanter Geschwindigkeit ermöglicht es, eine derartige Beeinträchtigung der Nachführung und andere Nachteile zu überwinden und zu gewährleisten, daß die Hauptabtastgeschwindigkeit erhöht wird, d. h. die Markierungszeit verkürzt wird, ohne daß die Nachführung beeinträchtigt wird oder andere unerwünschte Konsequenzen verursacht werden.
Bei Vereinheitlichung der Nebenabtastgeschwindigkeit tastet der Laserstrahl bm den Anzeigeschirm 10 diagonal ab, wie in Fig. 15 gezeigt, doch beeinträchtigt dies nicht die Qualität.
Die Nebenabtastgeschwindigkeit ve, d. h. die Geschwindigkeit des Motors 8 bei der Drehung des Spiegels 2, wird durch folgende Gleichung (3) angegeben
ve = 2ωL/5h (3)
wobei L die erforderliche Antriebsverschiebung für den Abtastspiegel 3 zur Durchführung der Nebenabtastung des gesamten Flüssigkristallschirms 10 (siehe Fig. 17), ω (rad/min) die Winkeldrehgeschwindigkeit des Polygonalspiegels 3 und h die Anzahl der Zyklen der Hauptabtastung pro Schirm ist.
Hier ist die Geschwindigkeitseinheitve gleich der Antriebsverschiebungseinheit L geteilt durch Sekunden.
Die oben erwähnte Gleichung (3) läßt sich auf folgende Weise erhalten.
Im einzelnen muß, wie in Fig. 17 gezeigt, der Abtastspiegel 2 den Bereich L des Flüssigkristallschirms 10 in Richtung der Nebenabtastung abtasten, um es dem Laserstrahl zu ermöglichen, den gesamten Anzeigeschirm 10 abzutasten. In diesem Fall kann der Abtastbereich L unter Verwendung der folgenden Gleichung (4) berechnet werden, indem die Breite b eines einzelnen Abtastlaufs zu den beiden über und unter der Breite a in Längsrichtung der Flüssigkristallanzeige 10 addiert wird.
L = a + 2b (4)
Der Minimalwert des Bereichs L kann kleiner sein als die Gleichung (4), es ist jedoch besser, einen geringfügig größeren Wert L zu wählen, wobei die Energiefluktuationen um den Laserstrahl berücksichtigt werden.
Da ein einzelner Hauptabtastzyklus von einer Seite 3a des Polygonalspiegels 3 durchgeführt wird, kann die zur Durchführung eines einzelnen Hauptabtastzyklus benötigte Zeit T(sec) unter Verwendung der folgenden Gleichung (5) berechnet werden, da der Polygonalspiegel 3 24 Seiten hat und die Drehwinkelgeschwindigkeit ω(rad/min) ist.
T = (60/ω)·1/24 = 5/2ω (sec) (5)
Da die Tatsache, daß der Abtastbereich L in h Abtastzyklen abgedeckt ist, bedeutet, daß die in der Zeit hT (sec) zurückgelegte Strecke gleich dem Bereich L ist, folgt, daß
Ve = L/(5/2ω)·h (3)
und es ergibt sich die oben erwähnte Gleichung (3).
Die folgende Gleichung (6) ergibt sich aus einer Verallgemeinerung der oben erwähnten Gleichung (3) und unter der Prämisse, daß der Polygonalspiegel 3c Seiten aufweist.
ve = cωL/60 h (6)
Als Ablenkeinheit kann ein anderes Teil als der Polygonalspiegel verwendet werden. Auch in diesem Fall kann die Nebenabtastgeschwindigkeitve im Grunde berechnet werden, falls die folgenden Parameter bekannt sind: die für einen einzelnen Hauptabtastzyklus erforderliche Zeit T, die Häufigkeit h, mit der der Anzeigeschirm 10 einer Hauptabtastung unterzogen wird und die Breite in Längsrichtung a, welche die Länge des Anzeigeschirms 10 in der Nebenabtastrichtung Y ist.
Die erforderliche Zahl an Abtastzyklen für die Abtastung des oben erwähnten Bereichs L kann unter Verwendung der folgenden Gleichung (7) auf der Basis des Durchmessers e des auf den Flüssigkristallschirm auftreffenden Laserstrahls berechnet werden.
h ≥ L/e (7)
Wenn die Verschiebung des Abtastspiegels 2 den Durchmesser e des Laserstrahls während der Abtastung der Seite 3a des Polygonalspiegels 3 überschreitet, bilden sich Lücken zwischen den Abtastungen, und so erhält man Gleichung (8) für eine Geschwindigkeit ve, bei der lückenloses Abtasten gewährleistet ist.
VeT ≤ e, d. h. ve·(60/ωc) ≤ e,
d. h. ve ≤ cωe/60... (8)
Wenn die Geschwindigkeit ve auf diese Weise berechnet wird, treibt die Steuereinrichtung 7 die Motoren 8 und 9 auf gesteuerte Weise derart an, daß, wie in Fig. 18 gezeigt, die Abtastung an der Startposition St beginnt und der Laserstrahl bm den Bildschirm 10 in Richtung des Pfeils mit der Nebenabtastgeschwindigkeit ve abtastet.
Wenn der Antriebsmotor 8 des Abtastspiegels 2 gesteuert angetrieben wird, ist es vom Standpunkt der Steuerung aus einfach, zu der Abtaststartposition St zurückzukehren, nachdem das Muster eines Schirms vollständig markiert worden ist, und die Abtastung von der Abtaststartposition St aus mit Hilfe der Markierungsstartsignale für einen nächsten Schirm auf dieselbe Weise zu wiederholen.
Im folgenden wird nun die Wirkung dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Wie in Fig. 19 gezeigt, umfaßt der oben erwähnte herkömmliche schrittweise Abtastmodus das Lesen der Umschaltperiode für die Seite 3a des Polygonalspiegels 3 mit einem Sensor, das Synchronisieren des entsprechenden Spiegelflächenumschaltsignals (Fig. 19(a)) mit einem Abtastspiegelantriebssignal (Fig. 19(b)) zum Positionieren des Spiegels 2 an der nächsten Nebenabtastposition und das Durchführen der Nebenabtastung.
Aus diesem Grunde verkürzt daher eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Polygonalspiegels 3 die ZeitT' zwischen dem Moment, in dem das Polygonalflächenumschaltsignal beginnt, zuzunehmen, und dem Moment, in dem der Laserstrahl tatsächlich mit dem Abtasten des Flüssigkristallbildschirms 10 beginnt (Fig. 19(c)), und der Abtastspiegel 2 hat nicht genügend Zeit, um sich zu der nächsten Nebenabtastposition zu bewegen. Dies hat eine beeinträchtigte Nachführung zur Folge.
Wenn jedoch ein Abtastmodus mit konstanter Geschwindigkeit, wie der oben beschriebene, gewählt wird, ist es nicht notwendig, die Abtastspiegelantriebsperiode mit der Polygonalflächenumschaltperiode zu synchronisieren, und es wird möglich, die Drehgeschwindigkeit des Polygonalspiegels zu erhöhen, ohne die Nachführung zu beeinträchtigen.
Daher gestattet das vierte Ausführungsbeispiel eine Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit ohne eine Beeinträchtigung der Nachführung oder weitere Nachteile, und auf diese Weise eine Verkürzung der Markierungszeit.
Weder die oben erwähnte beeinträchtigte Nachführung noch andere Probleme treten auf, wenn die Drehgeschwindigkeit des Polygonalspiegels 3 gering ist, und so wird der herkömmliche schrittweise Abtastmodus gewählt, wenn beispielsweise für die Hauptabtastgeschwindigkeit ein vorbestimmter Schwellenwert eingestellt ist und diese Hauptabtastgeschwindigkeit diesen Schwellenwert nicht überschreitet. Der Modus des Abtastens mit konstanter Geschwindigkeit aus dem vierten Ausführungsbeispiel kann auch dann implementiert werden, wenn die Hauptabtastgeschwindigkeit den oben erwähnten Schwellenwert überschreitet.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Wenn, wie in Fig. 23 gezeigt, ein Vorgang durchgeführt wird, bei dem ein ganzes Bild 33 in eine Vielzahl von Bildsegmenten 19 geteilt wird, wird die Vielzahl von Bildsegmenten 19 sequentiell auf einer Flüssigkristallmaske 6 angezeigt und die Muster der Bildsegmente 19 werden mit Hilfe der Motoren 12 und 16 sequentiell in den entsprechenden Bereichen 17a des Werkstücks 17 markiert. Es ist möglich, die Markierungszeit zu verkürzen, indem für die Anzeigeumschaltabfolge der Bildsegmente 19 in dem Vorgang eine geeignete Abfolge eingestellt wird.
Die folgenden vier Operationen sind notwendig, um die Anzeige der Bildsegmente 19 in der Vorrichtung von Fig. 1 umzuschalten.
(a) Umschalten des Schirms der Flüssigkristallmaske 6
(b) Verschieben der Belichtungsposition 17a in X-Richtung durch den Motor 16
(c) Verschieben der Belichtungsposition 17a in Y-Richtung durch den Motor 12
(d) Verschieben des Abtastspiegels 2 in die Abtaststartposition St.
Diese sind in den Fig. 20(a) bis 22(d) als die Schirmschaltzeit Ta der Flüssigkristallmaske, die Wegzeit Tb in X-Richtung, die Wegzeit TC in Y-Richtung und die Vorbereitungszeit Td für die Nebenabtastung dargestellt. Die zur Durchführung des Umschaltens erforderliche Zeit ist durch die längste dieser Zeiten bestimmt.
In Fig. 20, in der die Schirmumschaltzeit Ta der Flüssigkristallmaske der längste Zeitraum ist, ist die Umschaltvorgangszeit stets gleich der Schirmumschaltzeit Ta und verändert sich nicht, selbst wenn einer der durch die Pfeile in den Fig. 23 und 24 dargestellten Wege als die Anzeigeumschaltsequenz (Markierungssequenz) für die Bildsegmente 19 gewählt wird.
Wenn jedoch die Zeiten Ta bis Td verglichen werden und die Wegzeit Tb in X-Richtung oder die Wegzeit Tc in Y-Richtung die längste ist, wie in der Fig. 21 dargestellt (welche einen Fall zeigt, in dem die Wegzeit Tb in X-Richtung am längsten ist), kann die Markierzeit verringert werden, indem eine Einstellung auf entweder einen Markiervorgang mit der maximalen Zahl an Wegzyklen in der Bewegungsrichtung (Y-Richtung) von kürzerer Dauer (die kürzere der beiden Wegzeiten Tb und Tc) oder einen Markiervorgang mit minimaler Anzahl von Wegzyklen in der Bewegungsrichtung (X-Richtung) von längerer Dauer (die längere der beiden Wegzeiten Tb und Tc) erfolgt.
In diesem Fall wird die Markierungszeit auf ein Minimum verringert, indem die Markierungssequenz der Fig. 23 eingestellt wird, bei der der Weg in X- Richtung auf ein Minimum reduziert ist (zwei Zyklen).
Von den Zeiten Tb und Tc muß wenigstens eine länger sein als die Schirmumschaltzeit Ta, obwohl es zulässig ist, daß eine derselben kürzer als die Schirmumschaltzeit Ta.
Das fünfte Ausführungsbeispiel berücksichtigt die Tatsache, daß Bildsegmente 19 manchmal unterschiedliche Längs- und Querabmessungen aufweisen, und daß dementsprechend die Zeit, die zur Verschiebung der Belichtungsposition über ein Werkstück 17 erforderlich ist, für die X- und die Y-Richtung unterschiedlich ist.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Das Verringern der Vorbereitungszeit Td für die Nebenabtastung reduziert die Markierzeit, wenn das Ergebnis des Vergleichs der Zeiten Ta bis Td zeigt, daß die Vorbereitungszeit Td für die Nebenabtastung länger als die Zeit Ta und wenigstens eine der Wegzeiten Ta und Tb in der X- und der Y-Richtung ist. Eine weitere Zeitverringerung kann in diesem Fall erreicht werden, indem eine schnelle Markiersequenz in Kombination mit dem genannten fünften Ausführungsbeispiel gewählt wird.
Im allgemeinen beinhaltet das kontinuierliche Abtasten eines Umschaltschirms die Verwendung einer voreingestellten Nebanabtastposition Y0 als Ursprung für einen Anzeigeschirm 10 und das wiederholte Ausführen der Abtastung von diesem Ursprung aus, wie in Fig. 26(a) dargestellt, jedoch dient bei diesem Ausführungsbeispiel die Nebenabtastposition Ye, de erreicht wird, wenn die gesamte Abtastung des Schirms 19a abgeschlossen ist, als die Nebenabtastposition für den Ursprung des nächsten Schirms 19b, und das Abtasten beginnt von dieser Nebenabtastposition.
Die erste Nebenabtastposition Y0 ist als der Ursprung für den ersten Schirm 19a definiert; die Abtastsung erfolgt von der Startposition St (Fig. 26(a)); die letzte Nebanabtastposition Ye, die erreicht wird, wenn die gesamte Abtastung des Schirms 19a beendet ist, wird als Ursprung definiert; das Abtasten des nächsten Schirms 19a beginnt von der Startposition St'; und die Nebenabtastung erfolgt in zu dem vorhergehenden Schirm 19a umgekehrter Richtung (Fig. 26(b)). Die letzte Nebenabtastposition Ye'(= Y0), die erreicht wird, wenn die gesamte Abtastung des Schirms 19b abgeschlossen ist, wird als der Ursprung definiert; das Abtasten des nächsten Schirms 19c beginnt an der Startposition St; und die Nebenabtastung wird in zum vorhergehenden Schirm 19b umgekehrter Reihenfolge durchgeführt (Fig. 26(c)).
Auf diese Weise wird die für die Nebenabtastung erforderliche Zeit Td verringert, und so kann die Markierzeit verringert werden.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Wenn mehrere Bilder auf die zuvor beschriebene Weise aus einem Originalbild 18 für jeden Musterabschnitt gewonnen werden, können die beiden folgenden Muster als die Anzeigeumschaltsequenzen (Markiersequenzen) für die Bildsegmente 19 verwendet werden, welche diese Bilder 34 und 35 bilden, wie in den Fig. 28 und 29 dargestellt.
Eines ist ein Umschaltmuster, bei dem wenigstens zwei Zyklen von Anzeigeumschaltung abwechselnd zwischen einem Bild 34 und dem anderen Bild 35 durchgeführt werden, und das andere ist ein Umschaltmuster, bei dem sämtliche Anzeigeumschaltvorgänge für ein Bild (beispielsweise das Bild 34) abgeschlossen werden und der Vorgang zum Anzeigeumschaltvorgang für das andere Bild (Bild 35) übergeht.
Die Markierzeit kann daher reduziert werden, indem dasjenige der beiden verfügbaren Umschaltmuster gewählt wird, das ein Markieren in kurzer Zeit erlaubt.
Es wird nun davon ausgegangen, daß, wie in Fig. 27 dargestellt, die Anzahl der Teilungen des Bildes 34 in X-Richtung n1 und die Zahl der Teilungen in Y-Richtung ml ist, wobei die Zahl der Teilungen des Bilds 35 in X-Richtung n2 und die Zahl der Teilungen in Y-Richtung m² ist, und der Abstand zwischen dem Bild 34 und dem Bild 35 in der Richtung (Y) z ist. Darüber hinaus ist die Wegstrecke (transversale Breite des Bildsegments 19) pro Zyklus in der X Richtung x, während die Wegstrecke (longitudinale Breite des Bildsegments 19) pro Zyklus in Y-Richtung y ist. Der genannte Abstand z kann basierend auf den Koordinatenpositionen der Bilder 34 und 35 berechnet werden. Zuerst wird die gesamte Wegstrecke für das Umschaltmuster der Fig. 28 berechnet.
Die Gesamtzahl der Wegzyklen in Y-Richtung für die Bilder 34 und 35 wir durch die folgende Gleichung (9) ausgedrückt.
n1(m1 - 1) + n2(m2 - 1) (9)
Die gesamte Wegstrecke in Y-Richtung ist daher:
(n1(m1 - 1) + n2(m2 - 1))y (10)
Die Gesamtzahl der Wegzyklen in X-Richtung wird wie folgt ausgedrückt:
n max - 1 (11)
wobei n max ( = n1) die größte der Zahlen der Teilungen n1 und n2 der Bilder 34 und 35 in X-Richtung ist, und die gesamte Wegstrecke in X-Richtung ist durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
(n max - 1)x (12)
Ferner ist die Zahl der Wegzyklen beim Bewegen zwischen den Bildern 34 und 35 n min, wobei n min ( = n2) die kleinere der Zahlen der Teilungen n1 und n2 der Bilder 34 und 45 in X-Richtung ist, und die Gesamtwegstrecke zwischen den Bildern wird berechnet als
n min·z (13)
Unter Berücksichtigung des zuvor Gesagten kann die Gesamtwegstrecke D für dieses Umschaltmuster unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden:
D = (n1(m1 - 1) + n2(m2 - 1))y + (n max - 1)x + n min·z (14)
Die Gesamtwegstrecke D' für das Umschaltmuster der Fig. 29 kann sodann als die folgende Gleichung (15) auf der Basis der genannten Gleichungen ausgedrückt werden.
D' = (n1(m1 - 1) + n2(m2 - 1))y + ((n1 - 1) + (n2 - 1))x + z (15)
Die Wegzeit für jedes Muster kann daher berechnet werden, sobald die Wegzeiten für die Wegstrecken x, y und z gesetzt sind. Infolgedessen ermöglicht die Auswahl des Musters der beiden Umschaltmuster mit der kürzesten Dauer und das sequentielle Umschalten der Anzeige und Markieren stets die kürzeste Markierungszeit für jedes beliebige Positionsverhältnis zwischen den Bildern 34 und 35 zu erreichen.
Der Betrag, um den die Motoren 12 und 16 getrieben werden sollten, um das Werkstück 17 sequentiell mit den Mustern der Bildsegmente 19 der Bilder 34 und 35 zu markieren, kann auf die selbe Weise berechnet werden wie in dem zuvor beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel.
Auch kann jede Kombination der zuvor beschriebenen ersten bis siebten Ausführungsbeispiele verwendet werden.
Die Ausführungsbeispiele wurden anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem der Abtastmodus das Belichten einer Flüssigkristallmaske umfasste, jedoch können diese Ausführungsbeispiele in gleicher Weise verwendet werden, wenn ein Direktbelichtungsmodus verwendet wird.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie zuvor beschrieben umfaßt die vorliegende Erfindung die Verringerung der Anzahl der Teilungen, wenn ein Originalbild in seine Bildsegmente unterteilt wird, und ermöglicht so eine Verkürzung der Markierzeit.
Wenn der Anzeigeschirm der Maske einer Nebenabtastung unterzogen wird, erfolgt diese Nebenabtastung mit einer konstanten Geschwindigkeit, so daß die Markierzeit verringert werden kann, ohne die Spurfolgeeigneschaften zu beeinträchtigen oder andere Nachteile zu bewirken.
Ferner kann die Markierzeit verkürzt werden, da die kürzeste Anzeigeumschaltfolge bestimmt wird.
Darüber hinaus kann die Markierzeit reduziert werden, da Messungen erfolgen, um die Vorbereitungszeit für das Nebenabtasten zu verkürzen.

Claims

1. Steuervorrichtung einer Markierungsvorrichtung mit einer Teilungsverarbeitungseinrichtung, die ausgebildet und angeordnet ist, um jede Zeile eines Originalbildes (18) sequentiell abzutasten und um für jede Zeile zu beurteilen, ob alle Pixel eine logische "0", entsprechend einem "Hintergrund", oder eine logische "1", entsprechend einem "Muster", sind, und um Daten des Originalbildes (18) zu empfangen und in mehrere Teilbilder (19) zu teilen, einer Anzeigeeinrichtung zum Durchführen einer sequentiellen Umschaltanzeige jedes Teilbildes (19) auf einem Anzeigeschirm (10) einer Flüssigkristallmaske (6), einer Antriebssteuereinrichtung, welche Stellglieder (12, 16) derart antreibt und steuert, daß eine Veränderung zu einer entsprechenden Bestrahlungsposition (17a) auf einem Werkstück (17) jedes Mal erfolgt, wenn eine Umschaltung der Anzeige des Teilbilds (19) durchgeführt wird, um so ein Muster (ABCDE) des Originalbildes (18) auf dem Werkstück (17) zu markieren,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Teilungsverarbeitungseinrichtung derart aufgebaut und angeordnet ist, daß sie ein minimales Rechteck (20), das das gesamte Muster (ABCDE) umgibt, oder jeweilige minimale Rechtecke (22, 23; 29, 28, 23) bestimmt, die Musterabschnitte (ABC, DE; AB, C, DE) des Gesamtmusters umgeben, und um Koordinatenpositionen (P1, P2, P3) der umgrenzten minimalen Rechtecke (22, 23; 29, 28, 23) auf dem Originalbild (18) zu bestimmen, wodurch das Teilbild (19) nur für die umgrenzten minimalen Rechtecke (22, 23; 29, 28, 23) erzeugt wird,

die Anzeigeeinrichtung die nur für die umgrenzten minimalen Rechtecke (22; 23; 29, 28, 23) erzeugten Teilbilder (19) auf dem Anzeigeschirm (10) der Flüssigkristallmaske (6) sequentiell anzeigt,

und die Antriebssteuereinrichtung auf der Basis der Koordinatenpositionen (P1, P2, P3) der umgrenzten minimalen Rechtecke (22, 23; 29, 28, 23) auf dem Originalbild (18) die Stellglieder (12, 16) derart treibt und steuert, daß eine Veränderung zu einer entsprechenden Bestrahlungsposition (17a) auf einem Werkstück (17) jedes Mal erfolgt, wenn eine Umschaltung der Anzeige des Teilbilds (19) durchgeführt wird, um so das Gesamtmuster (ABCDE) des Originalbildes (18) auf dem Werkstück (17) zu markieren.

2. Steuervorrichtung einer Markierungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Originalbild (18) und das umgrenzte Bild (20) beide Rechtecke sind, und die Zahl der Teilungen n · m zum Teilen des umgrenzten Bildes (20) in die Musterabschnitte (ABC, DE; AB, C, DE) durch die minimalen natürlichen Zahlen n und m gegeben ist, welche den folgenden Verhältnissen entsprechen

α ≤ nx

β ≤ my

wobei x eine Länge in Querrichtung und y eine Länge in Längsrichtung der Musterabschnitte bezeichnet, α eine Länge in Querrichtung und β eine Länge in Längsrichtung des umgrenzten Bildes (20) angibt.

3. Steuervorrichtung einer Markierungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der Zahlen von Teilungen, die durch Teilen des umgrenzten Bildes eines Gesamtmusters (ABCDE) erhalten werden, bevor das markierte Muster in Musterabschnitte unterteilt wird, mit einer Gesamtsumme der Zahl von Teilungen verglichen werden, die durch Teilen umgrenzter Bilder von Musterabschnitten (ABC, DE; AB, C, DE) erhalten wird, und es wird auf der Basis der Vergleichsergebnisse entschieden, ob die umgrenzten Bilder einer Auffindverarbeitung für jeden Musterabschnitt unterzogen werden oder nicht.

4. Steuervorrichtung einer Markierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, bei der die umgrenzten Bilder für jeden Musterabschnitt (ABC, DE; AB, C, DE) wieder aufgefunden werden, wenn das Muster in eine obere und eine untere Hälfte oder eine linke und eine rechte Hälfte des Originalbildes (18) geteilt wird.

5. Steuervorrichtung einer Markierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der die Steuervorrichtung feststellt, daß die umgrenzten Bilder einer Auffindverarbeitung für jeden Musterabschnitt unterzogen sind, wenn

n1,1 · m1,1 - p > (n2,i · m2,i)

wobei p die Zahl von Bildsegmenten angibt, die nur Hintergrund repräsentieren, der vom Muster der Musterabschnitte verschieden ist, wobei die Zahl von Teilungen n1,1 · m1,1 durch Teilen der umgrenzten Bilder (20) des gesamten nicht getrennten Musters erhalten wird, k die Zahl der getrennten Musterabschnitte bezeichnet und n2,i · m2,i (i = 1, ..., k) Zahlen von Teilungen der einzelnen umgrenzten Bilder der getrennten Musterabschnitte bezeichnet.