DE1934051C3 - Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen eines ausgefüllten Bildmusters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines ausgefüllten Bildmuslers auf einem Aufzeichnungsmedium mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Bildpunktes, wobei zunächst ein relativ schmales Umrißbild erzeugt und dann der Innenraum durch ein inneres Bild ausgefüllt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrenv

Die Erfindung eignet sich für die Herstellung von künstlichen Bildmustern, wie Graphiken, besondere Bedeutung hat sie jedoch bei der industriellen Formgestaltung für die Erzeugung von industriellen oder

ίο technischen Bildmustern, z. B. für die Herstellung von Mutterschablopen und Abdeckmasken, wie sie für die Herstellung von gedruckten Leiterplatten, integrierten Schaltungen, Codiervorrichtungen u.dgl. benötigt werden. Um Bildmuster genau und schnell herstellen zu können, sind bereits die verschiedensten Werkzeuge und Einrichtungen entwickelt worden. Ein Typ einer solchen Einrichtung enthält eine Steuervorrichtung, die eine Relativbewegung zwischen einem Bilderzeugungsinstrument und einer Halterungsvorrich-

tung für ein Abbildungsmedium oaer einen Aufzeichnungsträger bewirkt, um auf letzterem ein Bild oder ein Muster aufzuzeichnen. Die Halterungsvorrichtung kann ruhen, während das Bilderzeugungsinstrument durch die Steuervorrichtung entweder manuell oder

as automatisch in einer Ebene, die parallel zu einer Oberfläche des Aufzeichnungsträgers ist, bewegt wird. Bei Einrichtungen dieses Typs ist es bekannt, Befehls- oder Steuerinformation mittels eines Tastfeldes oder eines Bandgerätes in die Steuervorrichtung einzugeben.

Die Wahl dc-is Bilderzeugungsinstrumentes und des Aufzeichnungsträgers hängen bis zu einem gewissen Grude voneinander ab. Wenn das Bilderzeugung:,instrument beispielsweise eine Feder oder ein Schreih-

stift ist, kann der Aufzeichnungsträger aus Papier oder irgendeinem anderen Flächenmalerial bestehen. Ist das Instrument ein Gravierwerkzeug, so kann man als Aufzeichnungsträger z. B. eine Folie aus einem roten Werkstoff, die auf eine Folie a-.iS einem transparenten Material aufkaschiert ist, verwenden. Bei einem weiteren Typ von Bilderzeugungsinstrumenten wird eine Lichtquelle verwendet, z. B. bei Projektionsköpfen. In Verbindung mit einem Projektionskopf kann als Aufzeichnungsträger irgendein lichtempfindliches Matc-

rial verwendet werden, z.B. ein photographischer Film. Noch eine andere Möglichkeit besteht darin. Aufzeichnungen mittels eines Elektronenstrahls herzustellen.

Wenn Bilder aus Mustern herzustellen sind, die ausgefüllte Polygone enthalten, ist es schwierig, bei den ausgefüllten Polygonbildern oder -mustern eine genaue und exakte Randdefinition zu erreichen. Die ses Problem tritt besonders dann auf, wenn eine Fedei oder ein Projektions- bzw. Belichtungskopf als Bild erzeugungsinstrument verwendet wird. Die Rändci des Bildes haben dann häufig ein zackiges oder ausge buchtetes Aussehen oder in anderen Fällen sehen sie verschwommen oder verwischt aus. Ein ausgebuchte tcr oder zackiger Rand kann sich ergeben, wenn da:

Bilderzeugungsinstrument nebcneinanderliegendc parallele Markierungen aufzeichnet. Verschwöre, mcne oder verwischte Ränder ergeben sich, wenn da: Aufzeichnungsinstrument zu viele Aufzeichnungct auf demselben Flächenbereich des Aufzeichnungsträ

6j gcrs erzeugt. Wenn z. B. ein bestimmter Bereich eine pholographischen Filmes bei zu vielen Durchgänge! des Projektionskopfes belichtet wird, tritt eine Über belichtung ein. die eine Schwärzung benachbarte

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Teile des Fi.tcs zur Folge hat, wodurch die Runder des betreffenden Bereiches ein verschwommenes Aussehen erhalten.

Aus der deutschen Patentschrift 309 360 ist es bekannt, mit einer steuerbaren Schreibvorrichtung ein Bildmuster, wie z.B. ein Polygon oder Buchstaben, dadurch zu erzeugen, daß zunächst ein relativ schmales Umrißbild erzeugt wird, welches dann ausgefüllt wird. Nähere Einzelheiten über den Ausfüllvorgang sind der deutschen Patentschrift 309 360 jedoch nicht zu entnehmen. Es ist ferner bekannt (französische Patentschrift 622 264), ein Gesamtmuster mit einspringenden Ecken aus einzelnen Polygonen zusammenzufügen, welche ihrerseits keine einspringenden Ecken aufweisen. Auch diese Patentschrift befaßit sich jedoch nicht mit dem Problem der Ausfüllung eines umrandeten Bildmusters.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren der eingangs genannten Art beispielsweise zur schnellen und genauen Erzeugung von Mustcrschablonert und Abdeckmasken für gedruckte oder integrierte Schaltungen anzugeben, das genaue und scharfe Runder ergibt, deren Innenraum schnell und einfach an allen Stellen gleichmäßig ausgefüllt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelost, daß im Innenraum ausgehend vom Umrißbild rahmenfürmige Bilder, die jeweils um den inneren Umfangrand des unmittelbar vorher erzeugten Bildes reichen und diese überlappen, nacheinander so lange erzeugt werden, bis das Umrißbild vollständig ausgefüllt ist.

Wenn das Bild eines ausgefüllten Polygons mit einspringendem Rand hergestellt werden soll, so kann dieses aus einer Anzahl kleinerer ausgefüllter Polygonbilder hergestellt werden, die jeweils keinen einspringenden Rand haben und gemäß der Erfindung so nebeneinander erzeugt werden, daß sie zusammen das Polygon mit dem einspringenden Rand ergeben. Der Begriff »Polygon mit einspringendem Rand·· oder im folgenden kurz »einspringendes Polygon« bedeutet ein Polygon mit einem inneren einspringenden Winkel, d.h. einem Innenwinkel, der größer als 180 ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die erforderlichen Finstellpunkte für die Bilderzeugungsvorrichtunggut mit automatischen Rechengeräten errechnet werden können, da für die aufeinanderfolgenden Bilder ähnliche Rechnungen erforderlich sind.

Jedes in Richtung nach innen folgende Austüllbild kann breiter sein als das unmittelbar vorhergehende Ausfüllbild, was der Vorteil hat, daß jeweils scharfe Ecken gezeichnet we^rden, ohne das Fortschreiten zum innersten Punkt hin stärker zu verzögern, als notwendig ist.

Eine Einrichtung zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens mit einer Haltcrungsvorrichtung für einen Aufzeichnungsträger und einer mit dieser zusammenarbeitenden und bezüglich ihr in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen beweglichen Bilderzeugungsvorrichtung, die ein streifenförmiges Bild bestimmter Weise während jeder Relativbewegung aufzuzeichnen gestattet, und mit einer Vorrichtung, die durch Daten, welche aufeinanderfol gcndf Einstellpunkle angeben, steuerbar ist und ih rerseils die Relativbewegung zwischen Auf/eichluingsirägerhaltcrung und Bildcr/eugungsvorrichlunj; zwischen den verschiedenen angegebenen Punkten und den jeweils nächsten Punkten steuert, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Anordnung.

die an die auf die Daten ansprechende Vorrichtung einen Satz von Einstellpunktwerten- die Eckpunkte definieren, die den Ecken eines zu erzeugenden ausgefüllten Polygonbildes entsprechen und die auf die

Daten ansprechende Vorrichtung veranlassen, die Aufzeichnung eines Umrißbildes des ausgefüllten Polygons zu erzeugen, und außerdem weitere Sätze von Einstellpunktwerten, die innerhalb der Ecke liegende Eckpunkte definieren und die Bildung der inneren

ίο Ausfüllbilder steuern, liefert.

Mit einer solchen Vorrichtung kann das Umrißbild ausgehend von einem Hilfseckpunkt gezeichnet werden, der vom benachbarten Eckpunkt des Bildmusters nach innen längs der Winkelhalbierenden der Ecke

J5 bis zu dem Punkt verschoben ist, wo die Winkelhalbierende eine Linie schneidet, die in einem dem halben Durchmesser des kleinsten erzeugbaren Bildpunktes gleichen Abstand parallel zu einer Seite des zu erzeugenden Bildmusters verläuft. Hierbei kann

no ein rahmenförmiges Ausfüllbild mit dem größten erzeugbaren Bildpunkt ausgehend von einem Einstelleckpunkt gezeichnet werden, der so gewählt wird, daß der Umfang dieses Bildpunki.es die Linien der gewünschten minimalen Überlappung schneidet, nicht

J5 aber die Linie der maximal gewünschten Überlappung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise in Draufsicht und teilweise als Blockschaltbild gezeichnete Darstellung einer F.inrichtung zur Erzeugung eines Bildmusters, die zur Durchführung der Erfindung Verwendung finden kann,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht einer BiIderzeugungsvorrichtung, gesehen in einer Ebene 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3eine perspektivische Ansicht einer Blendenscheibe, die einen Teil der Vorrichtung gemäß F i g. 2 bildet.

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Umiißbild für ein bestimmtes Polygon.

Fig. 5 eine vergrößerte Urnrißansicht des Bereiches um eine Ecke 64 des Polygons gemäß Fig. 4. Fi g. 6 bis 9 teilweise im Umriß dargestellte Drauf-

^5 sichten der Umrißbilder und verschiedener innerer Randbilder, die zusammen gemäß der Erfindung das Bild eines ausgefüllten PoKgons ergeben.

Fig. 10 eine teilweise im Umriß gezeichnete Draufsicht eines Polygons mit einspringendem Rand.

das zur Erläuterung der Probleme bezüglich eines Verwischen.·; der Ränder herangezogen werden soll, Fig. 11 eine Draufsicht, die die Aufteilung eines Polygons mit einspringendem Rand gemäß der Erfindung zeigt, und

Fig. 12 ein vergrößertes Umrißlinienbild des Bereiches um die Eicke 64 des Polygons gemäß Fig. 4 Das Verfahren zur Herstellung von Bild- oder Fla chcnmuslern gemäß der Erfindung eignet sich für dii verschiedensten Anwendungen, bei denen Bildcr/eu gungs- oder Aulzeichniingsinstrumcntf Verwendung finden. Als Beispiel fur die Anwendung auf die Her stellung eines technischen Musters soll kurz auf di( Herstellung einer integrierten Schaltung eingcgangei werden. Beider Herstellungeincrsolchen intcgricrtei

Schaltung stellt ein Produktcnlwcrfcr eine Anzah maßstabsgerechter Bildmuster her, von denen eine oder mehrere d,is Layout oder die topologische An Ordnung von diffundierten Zonen im Substrat der in

lcpricrtcn Schaltung darstellen. Der ίίπΙΛcrior kann Jas Muster auf irgendeinem geeigneten Aufzeichnungsträger herstellen, z. B. auf gewöhnlichem Zeiehenpapier. auf einer transparenten Folie, wie einer Polyesterfolie u. dgl. Anschließend wird dann das vom Fintwerfer hergestellte Muster mittels einer BiIder/.eugiingsvorriehtungexakt auf eine vorläufige Mutterfolie übertragen. Das Präzisionsmuster auf der vorläufigen Mutterfolic wird dann abgebildet oder vervielfältigt, z. H. durch Kontaktkopieren, phntopraphische Verkleinerung oder irgendwelche anderen Verfahren, um eine Arbeitsvorlage odeir -schablone der erforderlichen Größe zu erzeugen. Die Arbeitsschablone wird dann zur Herstellung der diffundierten Zonen in oder auf dem Substrat der integrierten Schaltung entsprechend dem ursprünglichen Präzisionsmuster verwendet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit jeder gewünschten Bearbeitungs- oder Aufzeichnungsvorrichtung durchgeführt werden, die eine Aufzeichnungs- oder Bilderzeugungsvorrichtunj» zum Aufzeichnen von Bilderin auf einem Aufzeichnungsträger enthält. Die Bilderzeugungsvorrichlung kann z. B. ein Elektronenstrahl in einer Kathodenstrahlröhre, ein Lichtstrahl, eine Feder oder irgendein anderes Aufzeichnungsinstrument sein. Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Zeichensystems näher erläutert, das entweder durch eine Tastatur oder einen bandförmigen Aufzeichnungsträger steuerbar ist und mit einer Lichtbiindel-Bilderzeugungsvorrichtung arbeitet. Zeichensysteme dieses Typs sind im Handel erhältlich, z. B. die automatische Zeichenmaschine Gerber Serie 1000 Modell 1032.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Zeichenmaschine arbeitet mit einem Aufzeichnungsträger 10, der auf einen Tisch 11 aufgespannt ist. Der Aufzeichnungsträger kann aus einem Blatt eines kontrastreich arbeitenden photographischen Filmes bestehen, z. B. aus einem Reprofilnn, wie er unter dem Handelsnamen KODALITH ORTHO-FiIm Typ 3 erhältlich ist.

Über dem Aufzeichnungsträger 10 und dem Tisch

11 ist eine als Projektionskopf dargestellte Bilderzeugungsvorrichtung 12 mittels einer Leitspindel- und Antriebsanordnung 13, die die Vorrichtung 12 parallel zum Film 10 /u verschieben gestattel, angeordnet. Die Leitspindel- und Antriebsanordnung 13 enthält eine erste Leitspindel 14 und eine Führungsstange 15, auf denen die Biidcirzeugungsvorrichtung 12 läuft. Die Leitspindel 14 wird durch eine λ-Schrittmotoranordnung 16 angetrieben und ermöglicht eine Verstellung der Vorrichtung in der waagerechten Richtung, die im folgenden als Α-Richtung bezeichnet wird. Die Leitspindel 14 und die Führungsstange 15 sind an ihren Enden auf Leitspindel!! 17 und 18 gelagert. Die Leitspindeln 17 und 18sind an entgegengesetzten Seiten der Oberfläche des Tisches 11 gelagert und durch Kegelradgetriebe 19 und 20 mit einer Antriebswelle 21 gekoppelt. Die Antriebswelle 21 und damit auch die Leitspindcin 17 und 18 werden durch eine V-SchriUmoioranordnung 22 angetrieben, durch die also die Leitspindel 14 und die Bilderzeugungsvorrichtung

12 in der senkrechten Richtung, die im folgenden als Y-Richtung bezeichnet werden soll, verstellt werden kann.

Die A"- und V'-Moioianordnungen bestehen aus einem oder mehreren Schrittmotoren, die durch digitale Signale steuerbar sind, die ihnen von ,V- bzw. Y-Raten- oder Impuisvcrvielfachcrstufcn 23 bzw. 24 zugeführt weiden. Die A- und V-Vervielfachetufcn haben jeweils einen Eingang, dem Taktsignal C zugeführt werden. Einem zweiten Eingang der .Y- und V'-Verviclfacherstufcn 23 und 24 werden A- und Y-Bcfchlssignalgruppen zugeführt, die in A- bzw. V-Speicherstufen 25 bzw. 26 gespeichert sind. Die A- und V-Befehlssignalgruppen entsprechen in numerischer Form. z. B. als Binärzahlcn. dargestellten Befehlen fur die Bewegung der Vorrichtung 12 um

ίο bestimmte Strecken in der X- bzw. Y-Richlung. die den gewünschten Bewcgungsverlauf ergeben.

Durch die A'- und Y-Vcrvielfacherstufcn werden die A- bzw. Y-Befehlssignalgruppen praktisch mit dem Taktsignal C',, muliplizicrt, wobei Züge von X-

>5 bzw. Y-Steuersignalcn für den Antrieb des A- bzw. Y-Motors erzeugt werden. In der folgenden Beschreibung werden die Befehlssignalgruppen als Bcfehlszahlcn, Befehle, A"-Zahlen oder Y-Zahlen bezeichnet werden.

ao Der Betrag und die Richtung der Bewegung der Vorrichtung 12 wird also durch die X- und Y-Befehlssignalgruppen gesteuert. Wenn also beispielsweise weder die X- noch die Y-Befehlszahl gleich Null ist. wird die Vorrichtung 12 sowohl in der A"- als auch

»5 in der Y-Richtung um bestimmte Strecken mit bestimmten Geschwindigkeiten verstellt, so daß sie sich um eine gewünschte Strecke in einer gewünschten Richtung bewegt. Wenn die A'-Zahl Null und die Y-Zahl ungleich Null sind, wild die Vorrichtung 12 nur in der Y-Richtung verstellt. Wenn andererseits die Y-Zahl Null und die A'-Zahl ungleich Null sind, wird die Vorrichtung 12 nur in der A'-Richtung bewegt.

Die Einrichtung gemäß Fig. 1 enthält außerdem

noch eine D-Speicherslufe 27 zum Speichern einer D-Befehlssignalgruppe oder D-Zahl. Entsprechend der D-Zahl werden verschiedene Zustände in der Bilderzeugungsvorrichtung 12 über eine Steuerstufe 28 gesteuert. Entsprechend dem Wert der D-Zahl kann z. B. ein Lichtbündel im Projektionskopf intermittierend ein- und ausgeschaltet werden.

Die X-, Y- und D-Zahlen werden in die entsprechenden Speicherstufen über eine Verteilerstufe 29 von zwei Eingabegeräten eingeführt, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Bandlesegerät 30 und einer Steuerkonsole 31 mit Tastatur bestehen. Das Bandlesegerät kann entweder ein Magnetbandgerät oder ein Lochstreifenleser sein, welcher die A'-, Y- und D-Zahlen abliest, die für die aufeinanderfolgenden Verstellungen der Vorrichtuhg

so 12 in aufeinanderfolgenden Informationsblöcken auf dem Band gespeichert sind. Den verschiedenen Informationsblöcke werden dann der Verteilerstufe 29 zugeführt, die die X-, Y- und D-Zahlen auf die zugehörigen Speicherstufen 25, 26 bzw. 27 verteilt. Die Befehlszahlen können auch von einer Bedienungsperson über die Steuerkonsole 31 eingegeben werden. Die Verteilerstufe dient auch zur Verteilung der über die Tastatur eingegebenen Befehlszahlen auf die Speicherstufen 25,26 und 27. Durch eine nichtdarge-

stellte Taktschaltung werden beim Eintreffen jedes neunen Informationsblockes in der Verteilerstufe 29 eine Übertragung auf die Speicherstufen sowie eine entsprechende Betätigung der X- und Y-Vervielfacherstufen und der Bilderzeugungsvorrichtungs-Steuerstufe 28 bewirkt.

Die Schnittansicht in Fig. 2 zeigt die wesentlichen Teile der aus einem Projektionskopf bestehenden Bilderzeugungsvorrichtung 12, nämlich eine Licht-

7 * 8

quelle 32, einen Parabolspiegel 33, einen Kondensa- mustern, z. B. eine Zeichenmaschine, in die Lage ver-

tor 34, eine Strahlablenkvorrichtung 35, ein Projek- setzt, Bilder ausgefüllter Polygone auf einem Auf-

tionsobjektiv 36 und einen Verschluß 40. Ein Teil des zeichnungsträger mit relativ genauer Randbegrenzung

von der Lichtquelle 32 nach verschiedenen Richtun- herzustellen. Bei dem im folgenden beschriebenen

Ken abgestrahlten Lichtes fällt auf den Parabolspiegel 5 Beispiel enthält die Einrichtung als Bilderzeugungs-

33 Der Parabolspiegel 33 reflektiert das auffallende vorrichtung einen Projektionskopf und als Aufzeich-

Licht zur Lichtquelle 32, wo es sich mit dem nach nungsträger einen photographischen Film, wie oben

der at,ucren Richtung abgestrahlten zu einem diver- bereits erwähnt wurde. Es sei jedoch hier nochmals

Eenten Bündel 37 vereinigt. Das Lichtbündel 37 wird betont, daß das vorliegende Verfahren zum Herstellen

durch den Kondensor 34 in ein konvergentes Bündel io des Abbildes eines ausgefüllten Polygons auf alle aus-

38 umeeformt Das konvergierende Bündel 38 wird gefüllten Polygone anwendbar fet, äie in irgendeinem durch die Ablenkvorrichtung 35 um 90° umgelenkt. speziellen künstlerischen, technischen oder graphi-Das umeelenkte Bündel wird dann durch eine der sehen Bildmuster enthalten sind. Das Verfahren geöffnungen 41 in einer Blendenscheibe 42 geformt. maß der Erfindung wird also mehrfach angewendet Das Projektionsobjektiv 36 bildet dann ein geformtes 15 werden, um die ausgefüllten polygonalen Bilder für BilderzeuBungsbündel 39 zur Belichtung des Filmes die Mutter-Diffusionsmaske herzustellen, die bei der 10 Der Verschluß 40 wird durch die Steuerstufe 28 obenerwähnten Anwendung der vorliegenden Erfingesteuert und bestimmt die Zeit der Belichtung des dung auf den Entwurf integrierter Schaltungen erFilmes 10 durch das Bündel 39. wähnt worden war.

Mit dem Verschluß wird praktisch das Bilderzeu- 10 Das auf dem photographischen Film abzubildende

ßunßsbündel 39 ein- und ausgeschaltet. Für die ver- Muster kann zuerst auf irgendeinem geeigneten Auf-

schiedenen Blendenöffnungen sind nichtdargestellte zeichnungsträger, wie Zeichenpapier, hergestellt wer-

neutrale Graufilter vorgesehen, um die Lichtintensität den. Die Scheitelpunkte oder Ecken der Im Muster

bezüglich der betreffenden öffnung zu steuern. enthaltenen Polygone werden dann in bezug aufein-

Die öffnungen 41 der Blendenscheibe 42 sind am as ander so festgelegt, daß die dazwischenliegenden

besten in der perspektivischen Ansicht in F i g. 3 zu Strecken nach Größe und Richtung bestimmt werden

sehen Die verschiedenen öffnungen 41 haben ver- können. Das Zeichenpapier kann z. B. senkrechte und

schiedene Formen oder Größen, so daß verschiedene waagerechte Einheitslinien enthalten, wie es bei Milli-

BiId oder Schreibbreiten für das Bilderzeugungsbün- meterpapier der Fall ist, so daß die vertikalen und

del 39 zur Verfugung stehen. Unter der Bild- und 30 horizontalen Abstände zwischen zwei Bcken ermittelt

Schreibbreite soll hier die Breite des belichteten BiI- werden können. Diese X- und Y-Werte werden dann

des auf dem Film 10 und nicht die Breite der öffnung für die Eingabe in die Einrichtung mittels der Tastatur

verstanden werden. Bei einer bekannten Zeichenma- oder des Bandes durch X- und V-Befehlszahlen aus-

schine sind die öffnungen kreisförmig und liefern gedrückt.

kreisförmige Bilder mit Durchmessern zwischen 0,125 35 Im folgenden soll nun das Verfahren gemäß der und 4,6 mm. Die Blendenscheibe 42 wird durch die Erfindung in Verbindung mit den F ig. 4bis9anHand Steuerstufe 28 so gedreht, daß sich die gewünschte der Abbildung eines am besten in den Fig. 4, 8 und öffnung 41 im Weg des umgelenkten Bündels befin- 9 erkennbaren Polygons auf einen photographischen det. In der folgenden Beschreibung werden die Be- Film beschrieben werden. Die schattierten Teile der griffe Größe des Bündels, seine Schreibbreite und 40 Zeichnung, z.B. Fig. 4, entsprechen einem belichte-Größe, Länge oder Durchmesser der öffnung als Syn- ten Bild, während die hellen Teile dem unbelichteten onima verwendet, d.h. also, daß statt der Schreib- photographischen Film entsprechen, breite gelegentlich auf die Größe, Länge oder den Der erste Verfahrensschritt besteht darin, die Bild-Durchmesser der öffnung Bezug genommen wird. erzeugungsvorrichtung, also den Proiektionskopf

Bei der beschriebenen Zeichenmaschine werden 45 einzurichten. Der Projektionskopf wird hierbei mit

also die Bewegungen der Bilderzeugungsvorrichtung, abgeschaltetem Lichtbündel an eine Stelle über dem

also des Projektionskopfes, von einer Stellung in die Film gebracht, die dem Bereich des Filmes entspricht

andere längs der horizontalen A"-Richtung oder längs auf der das Polygonbild aufzuzeichnen ist. Wenn das

der vertikalen V-Richtung oder in einem Winkel zu Polygon das erste des abzubildenden Musters ist be

diesen Richtungen unter Steuerung durch Befehlssi- 50 findet sich der Kopf im allgemeinen in einer Bezugs

enalgruppen verstellt. Für jede einzelne Verstellung lage, z. B. im Ursprung bei koordinatenmäßigem Bc

kann die Bilderzeugungsvorrichtung 12 abgeschaltet trieb oder in einer Ausgangsstellung, wie einer Ecke

oder mit einer vorgegebenen öffnung für das Bündel des Filmes bei inkrementmäßigem Betrieb. Wenn an

39 eingeschaltet werden. Außerdem kann der Film dererseits bereits andere Teile des Musters abgebildet 10 mittels des Bündels 39 blitzartig belichtet werden. ₅₅ worden sind, hat der Kopf eine Stellung, die dem End

Die Zeichenmaschine kann mit Hilfe der Befehls- produkt seiner letzten Bewegung entspricht zahlen entweder koordinatenmäßig oder inkrement- Im Speziellen wird der Kopf auf einen Einstellungmäßig gesteuert werden. Beim koordinatenmäßigen oder Abtastpunkt eingestellt, der einer Ecke des PoIT Betrieb stellen die λ'- und y-Kommandozahien die gons entspricht, z. B. der Ecke 64. Die X- und Y βΓ Bilderzeugungsvorrichtung 12 in eine vorgegebene 60 fehlszahlen für den Einrichtungsschritt entsprecht Stelluna bezüglich eines für die Abbildungsfläche de- dann den A- und Y-Verstellungen des Kopfes v_&tl JT finierten Ursprunges ein. Beim inkrementmaßigen ner ursprünglichen Stellung in eine Abtasüteihm* λ Betrieb bewirken die Kommandozahlen, daß sich die der Ecke 64 entspricht. Das heißt, daß der Mittel u Bilderzeugungsvorrichtung 12 ausgehend von der je- der öffnung oder des Strahlungsbündels über^l weiligen Stellung um eine bestimmte Strecke in einer 6₅ Anfangs-Abtastpunkt zu liegen kommt Diw* c™ bestimmten Richtung bewegt. nchtungsbewegung des Kopfes kann z.ß »* u£

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird emc eines einzigen Informationsblockes aus X γ Einrichtung zur Erzeugung von Bild- oder Flächen- D-Kommandozahlen bewirkt werden ' '""^

Beim nächsten Verfahrensschritt wird das ausgefüllte polygonale Bild auf dem Film registriert, indem zuerst ein Umrißbild 65 erzeugt wird, wie es in F i g. 4 dargestellt ist. Zur Erzeugung des Umrißbildes 65 wird durch den D-Befehl eine verhältnismäßig kleine öffnung, z. B. die kleinste öffnung in der Blendenscheibe 42 (Fig. 3) gewählt, um die bestmöglichen Punktdefinition.η für die Ecken des abgebildeten Polygons zu erreichen. Das im Querschnitt kreisförmige, das Bild erzeugende Bündel 39 (Fig. 2) liefert ja abgerundete Eckpunkte. Dies ist jedoch im allgemeinen tragbar, da das nur etwa 0,13 nun dicke Bündel der oben beschriebenen Zeichenmaschine viel kleiner als die gewöhnlich aufzuzeichnenden einzelnen Polygone ist. Das in Fig. 4 beispielsweise dargestellte Umrißbild ist jedoch zur Vereinfachung der Darstellung wesentlich breiter als 0,13 mm.

Wegen der endlichen Breite des 0,13 mm dicken Lichtbündets sollen sich die X- und K-Befehle nicht auf die tatsächlichen Ecken des ursprünglichen Polygons, das abzubilden ist, beziehen, sondern auf die Ecken einer verkleinerten Version des ursprünglichen Polygons. Die Ecken des verkleinerten Polygons liegen so weit längs der Winkelhalbierenden der Scheitelwinkel im Inneren der Figur, daß die Seiten des verkleinerten Polygons, die der Mittelpunkt des Strahlungsbündels in einem Abstand von den Seiten des ursprünglichen Polygons verlaufen, der gleich der Hälfte des Durchmessers der kleinsten öffnung ist. Dies ist am besten aus Fig. 5 ersichtlich, die die Ecke 64 in vergrößertem Maßstab zeigt und in die die ursprüngliche Ecke 64-0 und die auf der Winkelhalbierenden liegenden Ecke 64-5 des verkleinerten Polygons zeigt. Der Abstand zwischen den Seiten des ursprünglichen und des verkleinerten Polygons ist gleich dem halben Durchmesser der kleinsten öffnung, also gleich etwa 0,063 mm bei dem vorliegenden Beispiel. Die X-, Y- und D-Befehle für die Einrichtverstellung des Kopfes geben also den Abtastpunkt 64-j des verkleinerten Polygons und nicht den Abtast-Eckpunkt 64-Ο des ursprünglichen Polygons an.

Das in Fig. 4 dargestellte Umrißbild wird dann durch eine Reihe von Befehlsblöcken erzeugt, durch die der Kopf mit eingeschaltetem Strahlungsbündel in einer bestimmten Richtung um das Innere des Polygons bewegt wird. Bei einem Umlauf in Uhrzeigerrichtungwürde also der erste Befehlsblock bewirken, daß sich der Kopf von der Ecke 64 zur Ecke 60 bewegt. Der zweite Block würde dann die Verstellung des Kopfes von der Ecke 60 zur Ecke 61 steuern usw., bis der Kopf wieder an der Ecke 64 angelangt ist und das in Fig. 4 dargestellte Umrißbild aufgezeichnet hat.

Nachdem das Umrißbild 65 aufgezeichnet worden ist, wird eine Reihe von sich überlappenden Randoder Ausfüllbildern erzeugt, um das Umrißbild 65 auszufüllen und mit diesem das gewünschte ausgefüllte polygonale Bild zu erzeugen. Für jedes dieser Ausfüllbilder wird eine Schreibbreite oder Öffnungsgröße gewählt, die in den kleinsten Innenwinkel des Polygons paßt. In Fig. 6 ist als erstes der Teil des Umrißbildes 65 im Bereich der Ecke 64 dargestellt, die den kleinsten Innenwinkel hat, um die Einstellung des Projektioiwkopfes und die für das erste innere Ausfüllbild 67 gewählte Öffnungsgröße für das belichtete Bündel zu zeigen. Es ist ersichtlich, daß die maximale Breite für das Ausfüllbild 67 der größten öffnung entspricht, die sowohl bei der Ecke 64 in die äußeren Grenzen des Umrißbildes 65 paßt als auch den unbelichteten Bereich an der Spitze des Innenwinkels bei der Ecke 64 bedeckt. Wegen der Einstelltoleranzen und anderer Toleranzen der Einrichtung

wird jedoch eine kleinere öffnung 66 gewählt, so daß sich eine gewisse Überlappung mit dem Umrißbild 65 ergibt. In der Praxis kann man die größte öffnung bestimmen, die in den kleinsten Innenwinkel paßt und dann für die Aufzeichnung des inneren Ausfüllbildes

ίο 67 die nächstkleinere öffnung verwenden. In Fig. 6 erstreckt sich das innere Ausfüllbild 67 von der Ecke 64 zur Ecke 60 (in Fig. 6 nicht dargestellt).

Zur Erzeugung des rahmenförmigen inneren Ausfüllbildes 67 wird der Projektionskopf durch einen er-

sten Block von X-, Y- und D-Befehlen von seiner Endlage im Umrißbild bei der Ecke 64 in die durch die öffnung 66 bezeichnete Lage verstellt. Ein zweiter Block von Befehlen bewegt dann den Kopf mit eingeschaltetem Lichtbündel längs der A'-Richtung zur

ao Ecke 60 usw. im Inneren, bis das Bild 67 vollendet ist. Der Einstellungspunkt für das Bild 67 bei der Ecke 64 und auch die Einstellungspunkte für die anderen Ecken sowie die Breite des Bildes 67 können rasch bestimmt werden.

*5 Zum Beispiel bei der Ecke 64, die den kleinsten Innenwinkel hat, liegt der Einstellpunkt c auf der Winkelhalbierenden, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Die Strecken α und e entsprechen der gewünschten minimalen bzw. maximalen Überlappung mit dem

Umrißbild 65. Die Strecke b entspricht der Breite des Umrißbildes. Die Strecke d ist der maximale halbe Durchmesser der gewählten öffnung. Der Punkt c wird so gewählt, daß sein längs der Winkelhalbierenden gerechneter Abstand von der Stelle, wo die Win-

kelhalbierende die Linie α minimaler Überlappung schneidet, für einen Halbdurchmesser d, der die Linie e maximaler Überlappung nicht überschreitet, so groß wie möglich ist.

Das zweite, dritte und vierte innere Ausfüllbild sind jeweils teilweise in der Teilansicht in een Fig. 7 und den vollständigen Ansichten in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Es wird angenommen, daß die öffnung 68 in Fi g. 7 die größte öffnung ist, die in der Blendenscheibe 42 (Fig. 2) der Zeichenmaschine zur Verfü-

gung steht. Die öffnungen 70 und 72 in Fig. 8 und 9 haben aus Gründen der Gleichförmigkeit und um mit jedem konzentrischen Bild die größtmögliche Filmfiäche im Inneren zu belichten, die gleiche Größe wie die öffnung 68. Die Einstellpunkte für das innere

A.usfüllbild 69 können ebenso bestimmt werden, wie es für das Bild 67 in Fig. 6 erläutert worden ist. Die Einstellpunkte, die den Ecken 60,61 und 64 entsprechen, können für das innere Ausfüllbild 71 in Fig. 8 ähnlich bestimmt werden. Beim Bild 71 kann jedoch

eine der Seiten entfallen, nämlich die Seite zwischen den Ecken 62 und 63. Die Einstellpunkte für das Wegfallen dieser Seite lassen sich offensichtlich ohne Schwierigkeiten festlegen. Nach der Bestimmung eines neues Satzes von Einstellpunkten kann man bei-

spieisweise prüfen, ob eine Seite weggefallen ist. Wenn eine Seite gefunden werden kann, die zwar benachbarte Seiten hat, welche sich schneiden, kann diese Seite als weggefallen angesehen werden. Der Schnittpunkt wird dann als einer der neuen Einstell-

punkte betrachtet. Die beiden Einstellpunkte für die

weggefallene Seite werden aus der Gruppe entfernt.

In Fig. 9 können die Einstellpunkte für das Bild

/ 3 entsprechend dem oben beschriebenen Beispie! für

das Biid 67 in Fig. 6 bestimmt werden. Der verbleibende unbelichtete Bereich kann dann durch eine Verstellung des Kopfes von rechts nach links, nach oben und dann von links nach rechts belichtet werden. Um eine möglichst hohe Gleichförmigkeil zu erreichen und die Festlegung der Kommandozahlen zu erleichtern, folgt das Bild 73 vorzugsweise dem Innenrand des teilweise abgebildeten Polygons. Das heißt also, daß die Einstellpunkte für die Ecken des verbliebenen inneren Polygons ermittelt werden.

Das in den Fig. 4 bis 9 dargestellte Polygonbild ist definitionsgemäß ein nichteinspringendes Polygon, d. h., alle Innenwinkel des Polygons gemäß F i g. 4 sind kleiner als 180°. Ein einspringendes Polygon ist dagegen als ein Polygon definiert, das mindestens einen Innenwinkel aufweist, der größer als 180° ist.

In Fig. 10 ist ein einspringendes Polygon dargestellt, das eine einspringende Ecke 93 aulweist. Ein vollständiges Umrißbild 75 und Teile innerer Ausfüllbilder 77, 79 und 81 zeigen, wie eine Verwischung der Ränder auftreten kann, wenn das oben beschriebene Abbildungsverfahren auf ein Polygon mit einer einspringenden Ecke angewandt wird. Die inneren Ausfüllbilder 77, 79 und 81 haben entsprechende Öffnungsgrößen 76, 78 und 80, wie bei der Ecke 95 dargestellt ist. Im Bereich der Ecke sind die verschiedenen Bilder nur in Umrißlinien dargestellt, um die verschiedenen Öffnungsgrößen 76, 78 und 80 zeigen zu können. Bei diesem speziellen Beispiel sind die Größen der öffnungen 78 und 80 gleich und entsprechen der größten öffnung, die verfügbar ist.

Der Eckbereich 93 ist ebenfalls in Umrifllinien dargestellt, um die wiederholten Belichtungen zu zeigen, die im Innenbereich 86 bei der Ecke 93 stattfinden. Der Bereich 86 liegt zwischen der Ecke 93 und der unteren Polygonseite zwischen den Ecken 90 und 96. Es ist ersichtlich, daß der Bereich 86 vom inneren Ausfüllbild 79 an bei jedem folgenden Ausfüllbild zweimal belichtet wird. Die eine Belichtung findet statt, wenn das Lichtbündcl um die Ecke 93 geführt wird, während die andere Belichtung stattfindet, wenn das Lichtbündel entlang der unteren Seite des Polygons wandert. Auch durch das Bild 81 wird der Bereich 86 zweimal belichtet. Bei einer genügenden Anzahl von Belichtungen, nämlich etwa 5 bis 10, wird der Bereich 86 überbelichtet. Dadurch werden dann äußere Bereiche 87 in der Ecke 93 und 88 an der unteren Seite geschwärzt, und der Rind des Polygons bekommt ein verwischtes oder verschwommenes Aussehen. Die Randbegrenzung der unteren PoIygonscite und der die Ecke 93 bildenden Seiten wird dann ungenau. Hinzu kommt noch, daß die noch un-

>o belichteten Bereiche 89 weitere Belichtungen erfordern, die ebenfalls den Bereich 86 einschließen. -

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Polygon mit einer einspringenden Seite, wie es bei spielsweise in Fig. 10 dargestellt ist, in eine Anzahl

kleine rer Polygone unterteilt, von denen keines einen einspringenden Winkel mehr aufweist. Das oben beschriebene Verfahren zum Abbilden oder Aufzeichnen eines Polygons wird dann jeweils auf die einzelnen kleineren nichteinspringenden Polygone nacheinan-

»o der angewandt, so daß insgesamt ein Bild des einspringenden Polygons entsteht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Polygon mit einer einspringenden Ecke längs der Winkelhalbierenden der einspringenden

»5 Ecke aufgeteilt. Fig. 11 zeigt das eine einspringende Ecke aufweisende Polygon gemäß Fig. 10, das längs der Winkelhalbierenden 97 der einspringenden Ecke 93 in zwei aneinander angrenzende kleinere Polygone 98 und 99 ohne einspringende Ecke aufgeteilt wurde.

Die kleineren Polygone 98 und 99 werden nacheinander gemäß dem oben beschriebenen Polygonabbildungsverfahren aufgezeichnet und bilden zusammen ein Bild des Polygons mit der einspringenden Ecke.

Selbstverständlich können die für die oben beschriebenen Verfahren benötigten Abtast- und Einstellpunkte gut mittel* automatischer Rechner errechnet werden, da für die aufeinanderfolgenden Teilbilder ähnliche Rechnungen durchzuführen sind. Bei

dem vorliegenden Verfahren kann daher die zur Steucrung der Bilderzeugungsvorrichtung erforderliche Befehlsinformation durch automatik he Rechenverfahren errechnet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzeugen eines ausgefüllten Bildmusters auf einem Aufzeichnungsmedium mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Bildpunktes, wobei zunächst ein relativ schmales Umrißbild erzeugt und dann der Innenraum durch ein inneres Bild ausgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum ausgehend vom Umrißbild rahmenförmige Bilder, die jeweils um den inneren Umfangrand des unmittelbar vorher erzeugten Bildes reichen und diesen überlappen, nacheinander so lange erzeugt werden, bis das Umrißbild vollständig ausgefüllt ist.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren rahmenförmigen Ausfüllbilder breiter hergestellt werden als das Umrißbfld.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes Ausfüllbildes so gewählt wird, daß es bei ausreichender Überlappung in die Ecke mit dem kleinsten Innenwinkel paßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der Ausfüllbilder mit abnehmendem Bildumfang progressiv bis zu einem maximalen Betrag zunehmen.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Halterungsvorrichtung fü. einen Aufzeichnungsträger und einer mit dieser zusammenarbeitenden und bezüglich ihr in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen beweglichen Bilderzeug ingsvorrichtung, die ein streifenförmiges Bild bestimmter Weise während jeder Relativbewegung aufzuzeichnen gestattet, und mit einer Vorrichtung, die durch Daten, welche aufeinanderfolgende Einslellpunkte angeben, steuerbar ist und ihrerseits die Relativbewegung zwischen Aufzeichnungsträgerhalterungund Bilderzeugungsvorrichtung zwischen den verschiedenen angegebenen Punkten und c'en jweils nächsten Punkten steuert, gekennzeichnet durch eine Anordnung, die an die auf die Daten ansprechende Vorrichtungen (16, 22, 23, 24) einen Satz von Einstellpunktwerten, die Eckpunkte definieren, die den Ecken eines zu erzeugenden ausgefüllten Polygonbildes entsprechen und die auf die Daten ansprechende Vorrichtung veranlassen, die Aufzeichnung eines Umrißbildes (65) des ausgefüllten Polygons zu erzeugen, und außerdem weitere Sätze von Einstellpunktwerten, die innerhalb der Ecke liegende Eckpunkte definieren und die Bildung der inneren Ausfüllbilder steuern, liefert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (42), die die Breite des durch die Bilderzeugungsvorrichtung (12) erzeugten linienförmigen Bildes zu verändern gestattet.