DE2136504B2 - Belichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Belichten einer Linie auf einer lichtempfindlichen, aufgelagerten Oberfläche mittels einer zu dieser relativ bewegten, einen Lichtfleck erzeugenden Projektionseinrichtung mit einer Lichtquelle, einer von dieser beleuchteten rechteckigen Blendenöffnung und einem ein Bild dieser öffnung auf die lichtempfindliche Oberfläche zur Ausbildung des Lichtflecks projizierenden Linsensystem.

Belichtungsvorrichtungen von der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, werden in weitem Ausmaß für die Herstellung von Schablonen bzw. Kopiervorlagen oder Masken bei der Erzeugung von gedruckten Schaltungsplatten, integrierten Schaltkreis-Bauelementen u.dgl. benutzt. Sie sind jedoch nicht auf diese Verwendung beschränkt und lassen sich bei der Herstellung anderer Gegenstände ebensogut gebrauchen.

Bei einer solchen Vorrichtung kann der auf die lichtempfindliche Oberfläche zwecks Erzeugung einer Linie projizierte Lichtfleck verschiedene unterschiedliche Formen annehmen, er hat jedoch gewöhnlich die Form eines Kreises oder Rechtecks. Ein kreisförmiger Lichtfleck hat den Vorteil, daß er symmetrisch ist und sich in jeder Richtung bewegen läßt, ohne die Breite der gezogenen Linie zu verändern. Er hat jedoch den Nachteil, daß die Lichtverteilung über die Breite der belichteten Linie mehr elliptischen statt gleichmäßigen Charakter aufweist, wobei die Kanten der erzeugten Linie eine wesentlich geringere Belichtung erhalten als die Mitte der Linie. Ein rechteckiger Lichtfleck, der senkrecht zu einer seiner Kanten bewegt wird, liefert eine gleichmäßige Lichtverteilung über die belichtete Linie. Um jedoch ein Verschwimmen oder eine undeutliche Beschaffenheit an den Enden der belichteten Linie zu verhindern, muß die Blende sehr eng in Richtung parallel zur Bewegungsbahn sein, was wiederum erfordert, daß der Lichtfleck entweder mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit gegenüber der lichtempfindlichen Fläche bewegt oder daß eine außerordentlich helle Lampe als Lichtquelle benutzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Belichtungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der man in der Lage ist. Linien von hoher Güte mit deutlichen Begrenzungen zu erzeugen, ohne auf den Betrieb mit niedrigen Arbeitsgeschwindigkeiten beschränkt zu sein oder ungewöhnlich starke Lichtquellen zu benötigen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine die Größe der Blendenöffnung in lediglich einer ihrer Erstreckungen in Abhängigkeit von Änderungen in der Geschwindigkeit des Lichtflecks relativ ζικ lichtempfindlichen Oberfläche verändernde Einrichtung vorgesehen ist und daß diese eine Erstreckung, in der die Größe der Blendenöffnung veränderbar ist, derart liegt, daß die Größenveränderung in dieser Erstreckung den Änderungen in der Größe des Lichtflecks in der zu seiner Bewegungsbahn parallelen Erstreckung entspricht

Das Auftreten von undeutlichen, nicht genau bestimmten Linienkanten und -enden wirr¹ erfindungsgemäß also dadurch vermieden, daß die Abmessung oaer Erstreckung des Lichtflecks in Richtung seiner Bewegung in Übereinstimmung mit seiner Geschwindigkeit verändert wird. Der lichtfleck wird in den Endbereichen der Linie langsam, im mittleren Bereich schneller bewegt.

Zum Stand der Technik wurde eine Vorrichtung bekannt (US-PS 33 30 182), bei der die Stärke des Lichtflecks in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit verändert wird, z. B. durch eine veränderbare Filterscheibe, um eine im wesentlichen korstante Belichtung der Linie auf dem größeren Teil ihrer Länge trotz Änderungen in der Lichtfleckgeschwindigkeit entlang der Linie zu erhalten. Das Aufrechterhalten einer konstanten Belichtung entlang des größeren Teils der Linie trotz Lichtfleck-Geschwindigkeitsänderungen ist aber ein anderes Problem, das bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung berücksichtigt werden kann, indem die Länge des Lichtflecks in Übereinstimmung mit Geschwindigkeitsänderungen verändert wird, wobei man, wenn erwünscht, die Notwendigkeit für Änderungen der Lampenintensität beseitigt. Es handelt sich hier also um die Lösung einer anderen Aufgabe.

Bei einer weiteren Vorrichtung zum automatischen Kopieren von Linien (US-PS 33 23 414) kommt eine Blende mit einer quadratischen öffnut i> zur Anwendung, die die Form des zum Belichten einer Linie auf einer lichtempfindlichen Fläche verwendeten Lichtflecks bestimmt. Hierbei wird die Größe der Blende (oder ihrer öffnung) durch einen Servomotor gesteuert, wobei es Zweck der Veränderung der Größe der öffnung ist, die Stärke der belichteten Linie zu verändern. An eine Änderung der öffnung in einer ihrer Erstreckungen mit Änderungen in der Lichtfleckgeschwindigkeit relativ zur lichtempfindlichen Fläche ist nicht gedacht, vielmehr soll die Größe der öffnung entweder durch den Servomotor oder von Hand geändert werden. Wird der Servomotor benutzt, dann wird dieser wiederum durch ein Potentiometer gesteuert, das entweder von Hand oder in Abhängigkeit von einer gespeicherten Information eingeregelt wird. Ferner hat die Blende bei dieser Vorrichtung eine quadratische Form, d. h., diese Form wird auch bei Größenänderungen beibehalten. Mit einer solchen Blende ist es nicht möglich, eine ihrer Erstreckungen in Abhängigkeit von der Lichtfleckgeschwindigkeit zu ändern, da eine solche Änderung in der einen Erstreckung eine entsprechende Änderung in der anderen Erstreckung nach sich zieht Das hat zum Ergebnis, daß sich auch die Breite der Linie mit Änderungen in der Lichtneckgeschwindigkeit verändern würde. Hieraus folgt, daß eine Änderung in der Größe der öffnung in irgendeiner Weise in Abhängigkeit von Änderungen in der Lichtfleckgeschwindigkeit nicht erfolgen kann.

Bei dem Erfindungsgegenstand nimmt vorzugsweise die Größe der Blendenöffnung in der einen Erstreckung bei Verringerung der Geschwindigkeit des Lichtflecks ab und bei Vergrößerung über einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich zu. Vorteilhafterweise dient hierzu eine Einrichtung, die die Größe der Blendenöffnung und damit die Breite der belichteten Linie in der anderen Erstreckung verändert.

Die die Größe der Blendenöffnung verändernde Einrichtung weist vorzugsweise eine Platte mit einer öffnung darin, einen ersten, diese öffnung teilweise bedeckenden Blendenflügel, der mit einer Kante die eine Seite der Blendenöffnung begrenzt, eine Führung für den ersten Blendenflügel zu seiner Bewegung gegenüber der Grundplatte in einer senkrecht zur Kante verlaufenden Richtung und einen Antrieb für die Bewegung des ersten Blendenflügels in Abhängigkeit von Änderungen der Lichtfleckgeschwindigkeit gegenüber der lichtempfindlichen Obei fläche auf.

Ferner kann die die Größe der Blendenöffnung verändernde Einrichtung einen zweiten Blendenflügel, der teilweise die öffnung in der Platte bedeckt und eine senkrecht zu der einen Kante des ersten Blendenflügels verlaufende Kante aufweist, und weiter eine Führung für eine Bewegung des zweiten Blendenflügels gegenüber der Grundplatte in einer senkrecht zur Kante des ersten Blendenflügels verlaufenden Richtung sowie

einen Antrieb für die Bewegung des zweiten Blendenflügels zur Veränderung der Größe der öffnung in ihrer anderen Dimension enthalten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Fig.l ist eine perspektivische Ansicht einer Belichtungsvorrichtung nach der Erfindung;

Fig.2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Belichtungsvorrichtung nach Fig. 1;

F i g. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht der bei der Belichtungsvorrichtung nach Fig.l verwendeten Blendenverstelleinrichtung;

F i g. 4 ist in einem Diagramm die Veränderung der Blende in Abhängigkeit von der Lichtfleckgeschwindigkeit;

F i g. 5 zeigt schematisch einen Teil der Projektionsvorrichtung bei einer anderen Ausführungsform für eine Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.6 ist eine Schnittansicht nach der Linie 6-6 ir

der F i g. 5 und zeigt die Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre von oberhalb der verstellbaren Blendenflügel gesehen;

Fig.7 ist eine Schnittansicht nach der Linie 7-7 ir der Fig. 5 und zeigt die Schirmfläche der Kathoden

strahlröhre von einem Punkt unterhalb der verstellba ren Blendenflügel gesehen;

F i g. 8 gibt die an oder nahe dem Beginn der Linif verwendete Abtastung der Kathodenstrahlröhre wie der;

Fig.9 gibt die während des Abschnitts maximale Geschwindigkeit der Bewegung des Lichtflecks bei de Erzeugung einer Linie verwendete Abtastung de Kathodenstrahlröhre wieder;

Fig. 10 gibt die schematische Ansicht der Abtastung der Kathodenstrahlröhre am oder nahe dem Ende einer Linie wieder.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Belichtungsvorrichtung

10 nach der Erfindung und eine damit verbundene automatische Steuervorrichtung 11. Die Vorrichtung 10 besteht aus einem Tisch 12, der eine nach oben gerichtete Auflagefläche 14 für ein Werkstück 16 aufweist z. B. für einen Bogen mit einer lichtempfindlichen Oberfläche, auf der eine bestimmte Figur 17, die aus Linien unterschiedlicher Breite besteht, belichtet werden soll. Die Belichtung des Werkstücks 16 wird durch eine Projektionseinrichtung 18 erreicht, die einen Lichtfleck auf die Oberfläche des Werkstücks 16 projiziert und über dieser relativ zu ihr beweglich ist. Die Projektionseinrichtung 18 wird von einem Schlitten 20 getragen, der den Tisch 12 überspannt und in der X-Koordinatenrichtung bewegbar ist, und zwar durch eine Leitspindel 22, die mit dem Schlitten 20 in Eingriff steht und von einem Motor 24, vorzugsweise einem Schirttschaltmotor, angetrieben wird. Die Projektionseinrichtung 18 ist in der V-Koordinatenrichtung gegenüber dem Schlitten 20 beweglich und wird in dieser Richtung durch eine Leitspindel 26 mit zugehörigem Motor 28, vorzugsweise ebenfalls einem Schrittschaltmotor, angetrieben. Die Steuervorrichtung

11 kann verschieden ausgebildet sein, und z.B. in Abhängigkeit von auf einem Lochstreifen enthaltenen Eingangsinformationen arbeiten, um den Motoren 24 und 28 die entsprechenden Signale zur Bewegung der Einrichtung 18 längs der zu erzeugenden Linie zu liefern. Sie gibt ferner an die Projektionseinrichtung 18 weitere Steuersignale, um unter anderem die Größe des projizierten Lichtflecks in der nachstehend beschriebenen Weise zu steuern.

Aus Gründen der Einfachheit ist die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung eine solche, bei der die Projektionseinrichtung 18 jeweils nur in einer Koordinatenrichtung bewegt wird. Das heißt, sie wird beim Ziehen jeder gegebenen Linie entweder in der X-Koordinatenrichtung oder ir, der V-Koordinatenrichtung bewegt und ist daher nicht geeignet. Linien unter irgendeiner gegebenen Neigung zu ziehen. Belichtungsvorrichtungen zum Ziehen von geneigt verlaufenden Linien sind jedoch wohlbekannt, und der allgemeine Gedanke der Erfindung kann natürlich bei solchen Vorrichtungen ebensogut angewandt werden wie bei der gezeigten Vorrichtung.

Nach Fig. 2 umfaßt die Projektionseinrichtung 18 eine Lichtquelle 30 in Form einer zwischen einem Spiegel 32 und einem Paar Kondensorlinsen 34 angeordneten Glühlampe. Licht von der Lampe 30 und von dem Spiegel 32 wird von den Kondensorlinsen 34 gesammelt end durch eine Blende 36 gerichtet. Ein Projektions&nsensystem 38 projiziert seinerseits ein BHd 40 der Blende auf die Oberfläche des Werkstücks 16. Wie gezeigt ist bildet das Bild 40 einen rechtwinkligen Lichtfleck und belichtet, wenn es in Richtung des Pfeils über die Oberfläche des Werkstücks 16 gefGhrt wird, eine linie 42 von einer seiner Abmessung in Richtung senkrecht zu seiner Bewc- gtmgsbafan gleichen Breite. Em Verschluß 44 zwischen der Blende 36 und dem Projektionslinsensystem 38 ht durch Steaersignale von der Steuervorrichtung ti in <ten md aas dem Weg der Lichtstrahlen beweglich, um i iicb&eck je nach Wunsch ein- und auszuschalten. 36 von F i g. 2 wird in F i g 3 im und umfaSt eine Grundplatte 46. die

eine große, darin ausgebildete, quadratische öffnung 48 hat. Oben auf der Grundplatte 46 und teilweise die öffnung 48 bedeckend befinden sich zwei bewegliche Blendenflügel 50 und 52. Der Flügel 50 wird zur Bewegung in der V-Koordinatenrichtung durch zwei Führungen 54 geführt und der Blendenflügel 52 ist in der LAKoordinatenrichtung in zwei weiteren Führungen 56 beweglich. Die beiden Kanten 58 und 60 der öffnung 48 verlaufen parallel zu den V- bzw.

ίο OKoordinatenrichtungen wie auch die beiden Kanten 62 und 64 der Blcndenflügel 50 und 52. Demgemäß begrenzen die Kanten 58, 60, 62, 64 gemeinsam eine rechtwinklige öffnung 66, deren Größe in jeder Richtung durch Bewegung der Blendenflügel 50 und 52 verändert werden kann. Eine Bewegung des Blendenflügels 50 in der V-Koordinatenrichtung wird durch ein an dem Blendenflügel 50 befestigtes Zahnstangenteil 68 bewirkt, dessen Zähne mit einem Ritzel 72 an einem zugehörigen Antriebsmotor 74 in Eingriff stehen

jo Ebenso wird der Blendenflügel 52 in der {7-Koordinatenrichtung durch ein Zahnstangenteil 76 angetrieben.

dessen Zähne mit dem Ritzel 78 eines zugehörigen Antriebsmotors 80 in Eingriff stehen.

Die Blende ist so gegenüber den anderen Teilen der Projektionseinrichtung angeordnet daß die f-Koordi natenachse parallel zur X-Koordinatenachse des Werkstücks 16 und die V-Koordinatenachse parallel zu dessen V-Koordinatenachse verläuft. Wenn also die Projektionseinrichtung entweder in der X- oder in der V-Koordinatenrichtung bewegt wird, wird der Lichtfleck 40 so bewegt daß zwei seiner Kanten senkrecht zur Bewegungsbahn und seine anderen beiden Kanten parallel zu dieser sind. Man kann also durch Verstellen des einen der beiden Blendenflügel 50 bzw. 52 die Abmessung des Lichtflecks 40 senkrecht zu seiner Bewegungsbahn verändern, um die Breite der erzeugten Linie zu variieren, und durch Verstellen des anderen Blendenflügels kann die Abmessung des Lichtflecks 40 parallel zur Bewegungsbahn verändert werden, um die von einem bestimmten Bereich der Werkstückoberflä ehe, über den der Lichtfleck hinweggeht, aufgenommene Lichtenergie zu variieren.

Wie F i g. 2 zeigt wird die Projektionseinrichtung 18 in der X-Koordinatenrichtung durch den X-Motor 24 angetrieben, der von einer X-Steuereinheit 82 gespeist wird, die von der Steuervorrichtung 11 Treiber-Impulse über die Leitung 84 und ein Richtungssignal über die Leitung 86 empfängt Jedesmal wenn die X-Steuereinheit 82 über die Leitung 84 einen Impuls empfängt, wirkt das in der Weise, daß der Erregungszustand des Schrittschaltmotors 24 so geändert wird, daß dieser sich um einen Schritt weiterbewegt und die Projektionseinrichtung um ein Inkrement in der X-Koordmatenrich- tung verstellt wobei die Bewegungsrichtung des Motors 24 durch die Beschaffenheit des auf der Leitung 86 Hegenden Richtungssignals bestimmt wird. In ähnlichet Weise wird die Proje'Hg 18 m dei V-Koordinatenrichtung durch de» V-Motor 28 ange trieben, der «on einer V-cheit 88 gesteuert wird

*° welche von der Steuervrr If Treiber-Imptris« ober die Leitrag 90 und ein Rrchtengssignal aber du Leitung 92 erhalt

Für die Steuerung der Breite der Linie 42, die von den projizierten Lichtfleck 40 belichtet wird, erzeugt du

⁶^ Steuervorrichteng ti ein Aasgangssujnal auf de Leitung 94. Ein weiteres auf der Leitung 96 erscheinen des Signal gibt die Zeichmmgsachse en. d.h. dt Koordinatenachse, längs der der lichtfleck 40 beweg

wird. Das Zeichnungsachsen-Signal auf der Leitung 96 steuert einen Schalter oder eine Torschaltung 98, die das Linienbreiten-Signal der Leitung 94 entweder auf eine (/-Blendenflügel-Steuereinheit 100 oder eine V-Blendenflügel-Steuereinheit 102 überträgt, je nachdem, ob der Lichtfleck 40 längs der X- oder der V-Koordinatenachse bewegt werden soll. Wenn das Zeichnungsachsen-Signal angibt, daß der Lichtfleck längs der X-Achse zu bewegen ist, wird der Schalter 98 in die Stellung gebracht, in der er die Übertragung des Linienbreitensignals von der Leitung 94 auf die V-Blendenflügel-Steuereinheit 102 veranlaßt. Andererseits wird, wenn das Zeichnungsachsen-Signal an der Leitung % angibt, daß der Lichtfleck 40 längs der V- Koordinatenachse zu bewegen ist, der Schalter 98 hierdurch in die Stellung gebracht, in der er die Übertragung des Linienbreiten-Signals von der Leitung 94 auf die U- Blendenflügel-Steuereinheit 100 veranlaßt. Diese steuert die Speisung des Motors 80 für die Einstellung des Blendenflügels 52, und die V-Blendenflügel-Steuereinheit steuert den Motor 74 für die Einstellung des Blendenflügels 50. Die Wirkungsweise ist daran, daß für jede der Steuereinheiten 100 bis 102 bei einer Zunahme des Signals vom Schaller 98 der zugehörige Blendenflügel 50 oder 52 bewegt wird, um die Blendenöffnung 66 hinsichtlich der von dem Blendenflügel gesteuerten Abmessung zu vergrößern.

Zur Veränderung der Große des Lichtflecks 40 in seiner Abmessung parallel zur Bewegungsbahn und entsprechend seiner Relativg;eschwindigkeit gegenüber dem Werkstück 16 ist nach F i g. 2 eine Einrichtung zur Erzeugung eines unmittelbar mit der Geschwindigkeit des Lichtflecks in Beziehung stehenden Signals vorgesehen. Diese SignalerzeugungSieinrichtung kann verschieden ausgebildet sein, sie weist im dargestellten Beispiel ein X-Tachometer 104 und ein V-Tachometer 106 auf. Das X-Tachometer hat einen Eingang, in dem die X-Impulse auf der Leitung 84 erscheinen, und es erzeugt ein Ausgangssignal Ex, das direkt mit der Folgefrequenz dieser Impulse in Beziehung steht und deshalb unmittelbar auf die Geschwindigkeit des Lichtflecks 40 in der X-Koordinatenrichtiing bezogen ist. Ebenso hat das V-Tachometer 106 einen Eingang, in dem die y-limpulse auf der Leitung SO erscheinen, und es erzeugt ein Ausgangssignal Ey, das unmittelbar auf die Folgefrequenz dieser Impulse bezogen ist und deshalb direkt zur Geschwindigkeit des Lichtflecks 40 in der Y- Koordinatenrichtung in Beziehung steht. Die Ausgänge der zwei Tachometer 104 und 106 werden auf eine Summic-schaltung 108 übertragen, um einen Ausgang Ev zu erzeugen, der zum Schalter 98 übertragen wird. Da. wie bereits erwähnt, die Projektionseiririchtung 18 jeweils nur in einer Koordinatenrichtung bewegt wird, wird; das eine oder das andere der beiden Signale £> und E, immer Null sein, und das Ausgartgssignal Ey wird gleich dem anderen der beiden Signale: Ex, Ey sein. Das heißt, wenn der Lichtneck in der XKoordinatenrichtung bewegt wird, wird Ev gleich E% sein, «'as die Geschwindigkeit des Lichtflecks in der V-Koordinatenrichtimg darstellt und wenn der Lichtfleck in der Y-Koordinatenrichtung bewegt wird, wird Ev gleich Ey sein, was die Lichtfleckgeschwindigkeit in der Y- Koordinatenrichtung darstellt.

Der Schalter 98 wirkt in der Weise, daß er das Signal Ev auf die Steuereinheit 100 oder 102 überträgt, und zwar auf diejenige, die nicht das Linienbreiten-Signal von der Leitung 94 empfängt. Im einzelnen wird, wenn der Lichtfleck 40 in der X-Koordinatennchtung bewegt wird, das Signal & auf die f-Blendenflügel-Einheit 100 übertragen, und wenn der Lichtfleck in der V-Koordinatenrichtung bewegt wird, dann wird das Signal Ev auf die V-Blendenflügel-Einheit 102 übertragen.

Zur Klärung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach F i g. 2 soll angenommen werden, daß der Lichtfleck 40 in der dargestellten X-Koordinatenrichtung infolge von X-lmpulsen bewegt wird, die von der Steuervorrichtung auf der Leitung 84 erzeugt werden, um durch den X-Motor 24 die Projektionseinrichtung 18 in der X-Koordinatenrichtung zu bewegen. Das Zeichnungsachsen-Signal, das dem Schalter 98 zugeführt wird, führt zur Übertragung des Linienbreiten-Signals von der Leitung 94 auf die V-Blendenflügel-Steuereinheit, um dem projizierten Lichtfleck 40 die geeignete Abmessung senkrecht zur Bewegungsbahn zu geben, damit die gewünschte Breite der Linien 42 erzeugt wird. Zur gleichen Zeit, da die X-lmpulse erscheinen, wird das Signal Ev über den Schalter 98 auf die ly-Blendenflügel-Steuereinrichtung übertragen, um dem Lichtfleck 40 parallel zu seiner Bewegungsbahn eine vom Wert des Signals Ev abhängige Abmessung zu geben. Das Signal Ev seinerseits ist von der Geschwindigkeit der Projektionseinrichtung in der X-Koordinatenrichtung abhängig. Wenn also die Geschwindigkeit der Projektionseinrichtung niedrig ist, ist das Signal Ev entsprechend schwach, und die V-Blendenflügel-Steuereinheit 102 sowie der Motor 74 wirken dahin, daß der Blendenflügel 52 zur Erzeugung eines Lichtflecks eingestellt wird, der eine schmale Abmessung parallel zur X-Achse aufweist. Wenn die Geschwindigkeit des Lichtflecks zunimmt, verstärkt sich das Signal Ev. und die V-Steuereinheit 102 sowie der Motor 74 wirken dahin, daß sie dem Lichtfleck 40 eine größere Abmessung in der Richtung der Bewegungsbahn geben.

Die F i g. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Lid flecks und seiner Abmessung parallel zu seiner Bewegungsbahn. In dieser Figur stellt die Linie UO die Geschwindigkeit des Lichtflecks dar, mit der er gegenüber dem Werkstück von einem Punkt A zu einem Punkt D längs einer geraden Linie bewegt wird. Dieses Programm der Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Verschiebung wird durch die Vorrichtung 11 gesteuert und umfaßt einen Anfangs-Anlauf abschnitt 112, währenddessen der Fleck auf einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit gehalten wird, und einen abschließenden Auslaufabschnitt 116, währenddessen der Fleck verzögert wird. In dem gezeigten Fall sind die An- bzw. Auslaufabschnitte 112 bzw. 116 geradlinig, aber dies ist nicht notwendig, denn sie können gewünschtenfalls auch nichtlinear ausgebildet sein. Ferner kann der Lichtfleck bei seiner Bewegung zwischen zwei dicht benachbarten Punkten nicht die maximale Geschwindigkeit erreichen, die durch den Zwischenabschnitt 114 dargestellt wird, und die die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Verstellung wiedergebende Kurve kann in manchen Fällen lediglich aus einem Anlaufabschnitt bestehen, auf den ein Auslaufabschnitt folgt

Die linie 118 in Fig.4 gibt den Verlauf der Veränderung der Blendenöffnungsbreite in Richtung parallel zur Bewegung des Lichtflecks wieder, wenn der Lichtfleck vom Punkt Λ zum Punkt O bewegt wird Im einzelnen hat die Blendenöffnung am Beginn der Linie (Punkt A) eine minimale Breite, und diese nimmt bei zunähme der Lichtpunktgeschwindigkeit während des Anlaufabschnitts der Bewegung ebenso zu. Während des Zwischenabschnitts der Bewegung bleibt die

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öffnungsbreii.e konstant, und während ihres Auslaufabschnitts nimmt sie bis zum Erreichen des Endpunkts D, an dem sie zu ihrer minimalen Abmessung zurückkehrt, ab.

Der obere Teil von Fig.4 zeigt schematisch die Beschaffenheit des projizierten Lichtflecks, wie er sich vom Punkt A zum Punkt B bewegt. Das Bezugszeichen 120 bezeichnet die Gestalt des Lichtflecks im Punkt A. Das Bezugszeichen 122 gibt den Lichtfleck bei seiner maximalen Breite am Ende des Anlaufabschnitts 112 (Punkt B) wieder. Das Bezugszeichen 124 zeigt die Gestalt des Lichtflecks am Anfang (Punkt Q des Auslaufabschnitts 116, und das Bezugszeichen 126 bezeichnet die Gestalt des Lichtflecks im Punkt D. Selbstverständlich nimmt der Lichtfleck bei seiner Bewegung vom Punkt A zum Punkt B allmählich an Größe von der bei 120 zu der bei 122 gezeigten zu. Wenn er sich vom Punkt B zu dem Punkt C bewegt, behält er eine konstante Größe, und wenn er sich vom Punkt Czum Punkt Dbewegt, nimmt er allmählich von der bei 124 zu der bei 126 gezeigten Größe ab.

Das Ergebnis der vorerwähnten Breitenänderunj: der Blendenöffnung, wenn die Bewegung vom Punkt A zum Punkt D erfolgt, ist die Erzeugung einer Linie hoher Güte auf dem Werkstück 16. nachdem diese dem normalen phoiographischen Entwicklungsprozeß nach der Belichtung unterworfen worden ist. Das bedeutet, daß die Linie so ausgeführt sein kann, daß sie sehr scharfe und klare Seitenkanten wie auch Endkanten hat. Die Deutlichkeit der Seitenkanten beruht darauf, daß die Linie gleichmäßig zwischen ihren Seitenkanten belichtet ist, wobei die lichtempfindliche Oberfläche in der Nähe dieser Kanten ebensoviel Lichtenergie aufnimmt wie in der Mitte der Linie. Diese ist ferner trotz Geschwindigkeitsänderungen des Lichtflecks bei seiner Bewegung zwischen ihren Enden gleichmäßig längs ihrer Länge belichtet, und an ihren Enden werden Trübungs- oder Flauheitserscheinungen dadurch vermindert, daß ein sehr schmaler Lichtfleck benutzt wird.

Die Fig. 5 bis 10 zeigen eine abgewandelte Ausbildungsform zur Erzeugung eines in den Abmessungen veränderlichen Lichtflecks für die Belichtung einer lichtempfindlichen Oberfläche mit einer Vorrichtung nach Fig. 1. Die Fig. 5 zeigt schematisch eine Projektionseinrichtung, die an Stelle der Projektionseinrichtung 18 nach F i g. 2 benutzbar ist. Im einzelnen umfaßt diese Projektionseinrichtung eine Kathodenstrahlröhre 128 und zwei bewegliche Blendenflügel 130, die die Abmessung der Blendenöffnung 132 in einer Koordinatenrichtung steuern. Der Strahl der Kathodenstrahlröhre wird über die Blendenöffnung geschwenkt, um mindestens einen Teil dieser zu beleuchten, und ein Projektionslifisensystem 134 projiziert ein Bild des belichteten Teils der Blendenöffnung auf die lichtemp fmdliche Oberfläche des Werkstück 16, um den die Linie ziehenden Lichtfleck 40 zu erzeugen.

Die F i g. 6 zeigt in gegenüber der Fig S vergroßer lern Maßstab die Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre 128. Auf ihr befinden sich zwei Masken 136. die auseinanderliegende Kanten 138 aufweisen und gegen ober der Kathodenstrahlröhre unbeweglich sind sowie beispielsweise aus Schichten undurchsichtiger Farbe bestehen. Die beweglichen Blendenflügel 130 sind über den festen Masken 136 angeordnet und haben auseinanderliegende Kanten, die senkrecht zu den Kanten 138 verlaufen. Die Kanten 138, 140 begrenzen zusammen eine rechteckige Blendenöffnung 132, deren Abmessung in einer Koordinatenrichtung durch Verändern des Abstands zwischen den Blendenflügeln 130 einstellbar ist. Die Blendenflügel 130 bestimmen die ίο Breite der belichteten Linie, und es ist eine geeignete Einrichtung für ihre gegenseitige Bewegung in Abhängigkeit von dem Linienbreiten-Befehl vorgesehen.

Die Fig.8, 9 und 10 zeigen die von der

Kathodenstrahlröhre zu verschiedenen Zeiten während der Bewegung des projizierten Lichtflecks längs einer

zu belichtenden Linie beleuchtete Blendenöffnung 132.

In diesen Figuren wird die Abtastung des Strahls mit 144

bezeichnet, und die Richtung, in der der projizierte

Lichtfleck gegenüber der lichtempfindlichen Oberfläche

bewegt wird, ist in jeder Figur durch einen Pfeil bezeichnet.

F i g. 8 zeigt den Zustand der Kathodenstrahlröhre am Anfang einer Linie, in welchem Zeitpunkt der Lichtpunkt mit einer geringen Geschwindigkeit bewegt wird. Es ist ersichtlich, daß in diesem Zeitpunkt die Abtastung 144 des Strahls so verläuft, daß nur ein kleiner Teil des linken Abschnitts der linken Seite der öffnung 132 beleuchtet wird. Deshalb hat der projizierte Lichtfleck eine ähnlich geringe Breite in seiner Bewegungsrichtung. Die Fig.9 zeigt den Zustand der Blendenöffnung 132 bei der maximalen Geschwindigkeit des projizierten Lichtflecks. Hierbei bedeckt die Abtastung 144 die Blendenöffnung vollständig, so daß der projizierte Lichtfleck eine maximale Breite in der Bewegungsrichtung aufweist. Die F i g. 10 zeigt den Zustand der Blendenöffnung 132 am Ende der zu belichtenden Linie, wobei die Abtastung 144 durch den Strahl nur einen kleinen Teil der rechten Seite der Blendenöffnung 132 bedeckt und der projizierte Lichtfleck hat deshalb eine entsprechend geringe Breite in seiner Bewegungsrichtung gegenüber der lichtempfindlichen Oberfläche.

Natürlich wird das Ausmaß der von der Abtastung 144 des Strahls bedeckten Blendenöffnung in Überein-Stimmung mit der Lichtfleckgeschwindigkeit gegenüber der lichtempfindlichen Oberfläche z. B. durch eine auf das Geschwindigkeitssignal £i ansprechende Ablenkungssteuereinrichtung 146 ( F i g. 5) gesteuert. Wie aus F i g. 5 ersichtlich, ist die Vorrichtung zum Ziehen von Linien nur in einer Richtung geeignet, jedoch läßt sich das Ziehen von Linien in zwei Koordinatenrichtungen oder unter einer Neigung leicht ermöglichen, indem man eine geeignete Einrichtung, wie z. B. ein Dove-Prisma, in dem Strahlengang zwischen der Kathodenstrahl- ^ röhre und dem lichtempfindlichen Material 16 zum Drehen des projizierten Lichtflecks entsprechend Änderungen seiner Bewegungsrichtung zur Aufrechterhaltung der Parallelität seiner durch die Kanten 140 der Blendenflügel 130 bestimmten Seiten zu seiner Bewe *> gungsbahn verwendet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Belichten einer Linie auf einer lichtempfindlichen, aufgelagerten Oberfläche mittels einer zu dieser relativ bewegten, einen Lichtfleck erzeugenden Projektionseinrichtung mit einer Lichtquelle, einer von dieser beleuchteten rechteckigen Blendenöffnung und einem ein Bild dieser Öffnung auf die lichtempfindliche Oberfläche zur Ausbildung des Lichtflecks projizierenden Liniensystem, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Größe der Blendenöffnung (66,132) in lediglich einer ihrer Erstreckungen in Abhängigkeit von Änderungen in der Geschwindigkeit des Lichtflecks (40) relativ zur lichtempfindlichen Oberfläche (16) verändernde Einrichtung (50, 52, 74, 80, 100. 102, 104, 1C6, 108, 146) vorgesehen ist und daß diese eine Erstreckung.

in der die Größe der Blendenöffnung veränderbar ist. derart liegt, daß die Größenveränderung in dieser Erstreckung den Änderungen in der Größe des Lichtflecks in der zu seiner Bewegungsbahn parallelen Erstreckung entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennleichnet. daß die Größe der Blendenöffnung (66, 132) in der einen Erstreckung bei Verringerung der Geschwindigkeit des Lichtflecks (40) abnimmt und bei Vergrößerung über einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich zunimmt

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (50, 74; 52,80; 130,141), die die Größe der Blendenöffnung und damit die Breite der belichteten Linie in der anderen Erstreckung verändert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Größe der Blendenöffnung (66) verändernde Einrichtung eine Platte (46) mit einer öffnung (48) darin, einen ersten, diese Öffnung teilweise bedeckenden Blendenflügel (50), der mit einer Kante (62) die eine Seite der Blendenöffnung (66) begrenzt, eine Führung (54) für den Blendenflügel (50) zu seiner Bewegung gegenüber der Grundplatte (46) in einer senkrecht zur Kante (62) verlaufenden Richtung und einen Antrieb (74,72,68) für die Bewegung des ersten Blendenflügels (50) in Abhängigkeit von Änderungen der Lichtfleckgeschwindigkeit gegenüber der lichtempfindlichen Oberfläche aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Größe der Blendenöffnung (66) verändernde Einrichtung einen zweiten Blendenflügel (52), der teilweise die öffnung (48) in der Platte (46) bedeckt und eine senkrecht zu der einen Kante (62) des ersten Blendenflügels (50) verlaufende Kante (64) aufweist, und ferner eine Führung (56) für eine Bewegung des zweiten Blendenflügels (52) gegenüber der Grundplatte (46) in einer senkrecht zur Kante (64) verlaufenden Richtung sowie einen Antrieb (80, 78, 76) für die Bewegung des zweiten Blendenflügels zur Veränderung der Größe der öffnung (48) in ihrer anderen Dimension enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Kathodenstrahlröhre (128) mit einer Schirmfläche ist, daß die die Größe der Blendenöffnung (132) verändernde Einrichtung ein Paar ortsfeste, nahe der Schirmfläche angeordnete Masken (136) mit zwei auseinanderliegenden parallelen Kanten (138), zwischen denen die Schinnfläche frei Hegt sowie zwei zweite, nahe der Schirmfläche angeordnete Masken (130) mit zwei auseinanderlegenden, senkrecht zu den Kanten der ortsfesten Masken (136) gerichteten Kanten (140), zwischen denen die Schirmfläche frei liegt, aufweist und daß eine Strahlablenkungssteuerung (146) eine Hin- und Herablenkung des Strahls der Kathodenstrahlröhre (128) über die von den Kanten der Masken (130, 136) umschlossene öffnung (132) in einer im wesentlichen senkrecht zu den auseinanderliegenden Kanten (140) der zweiten Masken (130) verlaufenden Richtung hinweg zur Beleuchtung eines Teils der öffnung (132), der senkrecht zu den auseinanderliegenden Kanten (138) der ortsfesten Masken (136) gerichtet ist und dessen Länge von der Lichtfleckgeschwindigkeit abhängt, erzeugt

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der zweiten Masken (130) gegenüber der Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre (128) in einer zu den Kanten (138) senkrechten Richtung in Abhängigkeit von einem Linienbreiten-Steuerbefehl (94) beweglich ist.