DE2163826A1

DE2163826A1 - Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Bestrahlen einer lichtempfindlichen Oberfläche

Info

Publication number: DE2163826A1
Application number: DE19712163826
Authority: DE
Inventors: Heinz Joseph West Hartford Conn. Gerber (V.StA.)
Original assignee: Gerber Scientific Instrument Co
Current assignee: Gerber Systems Corp
Priority date: 1971-04-23
Filing date: 1971-12-17
Publication date: 1972-11-16
Also published as: DE2163826C3; FR2135004A5; JPS5221890B1; GB1381082A; DE2163826B2; US3724347A

Description

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WpL-tag-RidwrdMiaiar-Banw _B«rlia, _ά·η 17. Dtmbcr'1971-WLN Hms-Htnirkh Wty

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B e sch re i bung zu der Patentanmeldung

THE GERBER 3CIEIiTIPIC INSTRUMENT COMPANY Hartford, Connecticut, U.S.A.

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Bestrahlen einer lichtempfindlichen Oberfläche

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, die lichtempfindliche Oberfläche eines Gegenstandes selektiv zu bestrahlen» um eine Graphik oder graphische Zeichen zu erstellen, und insbesondere ein mit der Vorrichtung angewandtes Verfahren, einen Erregerstrahl zum Erzeugen von Bildern zu verwenden, die dann auf eine lichtempfindliche Oberfläche geworfen werden.

In der Graphik hat sich seit neuester Zeit eine zunehmende Mechanisierung bemerkbar gemacht, und zwar insbesondere bei der Herstellung von Transparentbildern, die als Stammkarten oder Matrizen zum Herstellen von Zeichnungen für Druckschalt-

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tafeln oder integrierte Schaltelemente oder dgl. verwendet werden.

Bei der Fertigung von Hand erfordern derartige Zeichnungen' einen hohen Aufwand an Arbeit- und Geschicklichkeit und sind aufgrund der Kompliziertheit der Zeichnungen und der erforderlichen Genauigkeit, mit der die Stammkarte oder Matrize hergestellt werden muß, nur umständlich und mühselig zu er-

. stellen. Automatische Zeichenmaschinen sind keinem emotiow

nellen Stress unterworfen und aind daher imstande, nachdem das Programm hierfür einmal erstellt wurde, Kopien von komplizierten Zeichnungen schneller und genauer als ein menschlicher Zeichner anzufertigen.

Eine für die Herstellung von graphischen Zeichnungen verwendete Vorrichtung wurde bereits von der Anmelderin in der U.S. Patentschrift 3,330,182 unter dem Titel "Vorrichtung zum Bestrahlen diskreter Teile einer lichtempfindlichen Ober- ^J fläche mittels eines Lichtstrahles variabler Lichtstärke" (Juli 11, 1967) offenbart. In der patentierten Vorrichtung wird ein Lichtstrahl von einem beweglichen Viagen her auf einen lichtempfindlichen Stoff geworfen, um diesen Stoff nach einem bestimmten Muster oder einer graphischen Zeichnung zu bestrahlen. Es wird dort ein auf einem Wagen angeordneter LichtatrahlerzGUger über dem lichtempfindlichen Werkstoff verschoben, wobei der auf treffende Liciit strahl mehx'ere Hodu-

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lationseleraente durchläuft, um da3 auf dem Werkstoff aufzutragende Bestrahlungsmuster oder -schema zu steuern. Eine genauere Beschreibung der "bekannten Vorrichtung ist der erwähnten Patentschrift zu entnehmen.

Im allgemeinen ist es erwünscht, viele unterschiedliche Muster oder Schemen auf einer liehtempfindlichen Oberfläche zu erzeugen, was durch Portschritte in der Computertechnik nunmehr möglich ist. So wird z. B. in dem oben erwähnten Patent die Bewegung des Lichtstrahls über das lichtempfindliche liaterial von einem Computer gesteuert. Für graphische Zeichen in großem Maßstab kann eine körperliche Verschiebung des otrahlenerzeugers vorgenommen werden, während jedoch bei vielseitiger Verwendung zur Erzeugung kleiner Zeichen, wie Buchstaben und Zahlen, die Bewegung des Strahlenerzeugers genau gesteuert werden muß und ein beträchtlicher Zeitaufwand erforderlich werden könnten, wenn nämlich die auf dein lichtempfindlichen Material erzeugte graphische Information eine bedeutsame Anzahl von alphabetischen und numerischen Zeichen aufweist. Es ist somit erwünschenswert, eine Vorrichtung zu schaffen, die sowohl Zeichen in kleinem als auch in großem Maßstab genau, schnell und wirkungsvoll erzeugen kann und somit einen.weiten Anwendungsbereich in der Graphik findet.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet in einer Vorrichtung

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Anwendung, mit der die lichtempfindliche Oberfläche eines Artikels selektiv bestrahlt werden kann. Die Vorrichtung weist einen Generator oder Strahlerzeuger, z. B. eine Elektronenkanone einer Kathodenstrahlröhre, zum Erzeugen eines erregten Strahls längs der Strahlbündelachse und eine Abstrahleinrichtung für die Strahlungsenergie auf, z. B. den Schirm einer Kathodenstrahlröhre, der längs der Strahlbündelachse angeordnet ist und auf den Strahlstrom anspricht, um von den vom Strahl getroffenen Abstrahlungsbereichen Strahlungsenergie auszusenden. Die Abstrahleinrichtung besitzt zwei unterschiedliche Flächen zum Erzeugen der Strahlungsbilder auf voneinander abweichende Art. Gelangt die erste Fläche in Anwendung, so wird der Strahl durch ein Ablenkgerät abgelenkt, das von einer ersten Steuereinrichtung gesteuert wird, so daß der Strahl Innerhalb der ersten Fläche ein Zeichen oder Strahlungsbild in der gleichen Art und Weise aufzeichnet, wie dies beim Zeichnen auf Papier mittels einer Feder, eines Bleistifts oder eines entsprechenden Schreibgeräts der Fall ist. Gelangt die zweite Fläche zur Anwendung, so wird der Strahl durch ein Ablenkgerät abgelenkt, das von einer zweiten Steuereinrichtung gesteuert wird, so daß die gesarate zweite Fläche im wesentlichen kontinuierlich von der Strahlung getroffen und erregt wird, um hierdurch eine Strahlungsenergie au erzeugen, die dazu verwendet wird, ein der zweiten Fläche zugeordnetes Zeichen oder Bild zu beleuchten,

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wobei die Form des Bildes durch eine zugeordnete Maske oder dgl. genau umrissen ist. Vorzugsweise sind mehrere derart!- ge Zweitfläöhen mit jeweils einem unterschiedlichen, dieser Fläche zugeordneten vorbestimmten Bild vorgesehen. Es sind Projektieruhgs- oder Bildwerfmittel vorgesehen, um die sowohl von den Erst- als auch von den Zweitflächen der Abstrahlungsmittel erzeugten Strahlungsbilder auf die lichtempfindliche Oberfläche eines zu bestrahlenden Artikels zu projizieren. Die beiden getrennten Steuereinrichtungen und die zwei unterschiedlichen Flächen der Abstrahlungseinrichtung ermöglichen die Erstellung der Strahlungsbilder von graphischen Zeichen-, indem die Bilder sowohl mit dem Strahlstrom gezeichnet und die vorbestimmten graphischen Zeichen oder Bilder zum Aufleuchten gebracht werden. In jedem dieser. Fälle können die Bilder erzeug^auf auf die lichtempfindliche Oberfläche projiziert werden, ohne den gesamten Bilderzeugungsapparat zu verschieben. Wenn es erwünscht ist, eine sehr lange Linie zu zeichnen oder ein sehr großes Zeichen zu erzeugen, kann durch Verwendung der einen oder anderen Fläche der Aus strahlungsvorrichtung ein Lichtpunkt gebildet und auf die lichteiipfindlieh· Oberfläche projiziert werden. Dieser Lichtpunkt kann dann gegenüber der lichtempfindlichen Oberfläche bewegt werden, um durch Verschieben des gesamten Bilderzeugungsapparats in Bezug zu dieser Oberfläche die Linie oder das Zeichen zu erzeugen. :

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In den Zeichnungen zeigen?

Pig.. 1 ein zum Teil in Blöcken und zum Teil schematiach dargestelltes Diagramm eines Ausführungsbeiepiels nach der Erfindung, ■

Pig. 2 einen Aufriß der Kathodenstrahlröhre und des linsensystems, die in der Vorrichtung der Pig. 1 verwendet, werden, /

Pig. 3 eine Vorderansicht des Schirms der Kathodenstrahlröhre der Pig. 2,

Pig. 4 ein teilweise in Blockform und zum Teil schematisch dargestelltes Diagramm mit Einzelheiten des Aufbaue der in Pig. 1 gezeigten Vorrichtung und

Pig. 5 eine bruchstückartige Ansicht des Sohirms der in Pig· 3 gezeigten Kathodenstrahlröhre.

Die Pig. 1 zeigt die allgemeine Zusammensetzung einer Vorrichtung nach der Erfindung zum selektiven Bestrahlen eines lichtempfindlichen Materials. In der allgemein durc^h die Bezugeziffer 10 gekennzeichneten Vorrichtung werden eine Kathodenstrahlröhre 12 und ein Linsensystem 14 verwendet, die über einem Auflagetisch 16 in den beiden Richtungen der Koordinaten X und Y durch einen numerisch gesteuerten Heohner 18 verschoben worden, der ein Spezialreohner oder ein Rechner allgemeiner Bauart sein kann und von einem Eingabegerät

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20 Programmierungedaten empfängt, die die jeweilige auf de« lichtempfindlichen Material M zu exponierende graphische Zeichnung genau umreißt. Hierbei befindet sioh daa lichtempfindliche Material M auf dem Auflagetisch 16 in ausgebreitetem Zustand. Die Programmierungsdaten sind im Speicher des Rechners als auf Magnetband oder Lochstreifen kodierte Daten gespeichert, die vom Rechner abgetastet oder eingeleaen sowie verstanden werden. Aus diesen Daten erzeugt der Rechner eine Folge von Maschinenbefehlen, durch die das Material M durch die Kathodenstrahlröhre 12 und das Linsensystem 14 nach dem graphischen Schema belichtet wird.

Die vom Rechner 18 erzeugten Bewegungsbefehle werden über die I- und Y-Antriebsmittel 22 an einen X-Antrlebsmotor 23 und einen Y-Antriebsmotor 24 gegeben. Die abtreibende Welle 26 des X-Antriebsmotors 23 ist eine Leitspindel, die mittels eines Gewindes von einem Führungsblock 28 an einem Ende des Auflagetisches 16 in Eingriff genommen wird. Dieser Führungsblock 28 ist auf einer Schiene oder dgl. befestigt unä kann von dem !-Antriebsmotor 23 in Richtung der X-Koopdinate in Längsrichtung des Tisches 16 hin- und herbewegt werden. "Ein'-entsprechender Führungsblöck 30 an der gegenüberliegenden Seite des Auflagetiscnes 1.6 weist mit dem Führungsblock 28 durch die Schiene 32 eine Zwischenverbindung auf,^! so daß beide'Blocks 28 und 30 gemeinsam in X-Richtung über

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dem Auflagetisch 16 verschiebbar Bind. Die Kathodenstrahlröhre 12 und das Linsensystem 14 werden auf der Schiene 32' mittels eines Wagens 34 getragen, der in Y-Richtung relativ zum Auflägetiscn auf der Schiene 32 verschiebbar iet. Der Y-Antriebsmotor 24 besitzt eine Nutenantriebswelle 36, die über einem (nicht gezeigten) Getriebe im Block 28 an einer Leitspindel 38 liegt, die sich über den Auflagetisoh 16 zwisehen den Blöcken 28 und 30 erstreckt und über ein Gewinde mit dem Wagen 34 in Eingriff kommt, um diesen, die Kathodenstrahlröhre 12 und das Linsensystem 14 in der Riohtung der Y-Koordinate zu verschieben» Auf diese Weise ergibt eich ein zweiachsiges Führungs- oder Verschiebungssystem, in dem die Führungsblöcke 28 und 30 mit der Schiene 32 den in X-Richtung verschiebbaren Wagen, d. h. den X-Wagen, und die auf der Schiene 32 in Y-Richtung verschiebbare Einrichtung 34 den Y-Wagen bilden. Die zusammengesetzte Bewegung in den bilden Richtungen der X- und Y-Koordinaten oder die Einzelbewegungen in der einen oder anderen Richtung werden über die Antriebsmotoren vorgenommen, um die Röhre 12 und das Linsensystem 14 über die gesamte lichtempfindliche Oberfläche dee Materials M zu führen.

Wie aus den Figuren 1 und 2 zu entnehmen ist, sind die Kathodenstrahlröhre 12 und das Linsensystem 14 fest am.Wagen 34 angeordnet, wobei die optische Achse 40 des Linsensyetems

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mit der Mittenachse der Röhre kolinear liegt, entlang der das Kathodenstrahlenbündel erzeugt wird, so daß der Bildschirm 42 in der Mitte senkrecht geschnitten oder gekreuzt wird. Darüber hinaus sind auch das Linsensystem und die optische Achse 40 senkrecht zur Arbeitsfläche des Auflagetischea 16 ausgerichtet, und das lichtempfindliche Material M liegt ausgebreitet auf dem Tisch 16. Hierbei besitzt das Linsensystem ein Gesichtsfeld, das den Bildschirm42 voll umfaßt und über der Arbeitsfläche des Tisches 16 in einer derartigen Entfernung liegt, daß ein scharf fokusiertes Abbild dee Bildes auf dem Bildschirm 42 auf die lichtempfindliche Oberfläche des Materials M projiziert werden kann. Es ist zu bemerken, daß das Linsensystem 14 näher am Tisch 16 angeordnet ist als der Bild- oder Leuchtschirm 42, wodurch angezeigt ist, daß ein redigiertes Abbild des Schirms 42 faktisch auf das Material M projiziert wird. Natürlich läßt sich auch eine Vergrößerung im Verhältnis 1 : 1 des auf dem Schirm liegenden Bildes und der projizierten Abbildung herstellen, wenn dies erwünscht ist; da jedoch die vorliegende Erfindung sich besonders zur Herstellung von micro-rniniaturisierten gedruckten Schaltungen eignet, ist in der Zeichnung ein Linsensystem dargestellt, das eine reduzierte Abbildung liefert.

Zusätzlich zu den Verschiebungsbefehlen zum Bewegen der Kathodenstrahlröhre und des Linsensystems 14 über den Tisch

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liefert der Rechner 18 auch Befehle zum Steuern des innerhalb der Sathodenstrahlröhre 12 erzeugten Strahlenbundeis. Die vom Sechner gelieferten Befehle werden an die Strahletroaeteuerung 50 gegeben,, die mit der Elektronenkanone der Kathoden-* Strahlrohre verbunden ist, um den Strahlstrom oder die Intensität des Strahlenbündels und das durch dieses Strahlenbündel im Auftreffbereich des Schirms 42 erzeugte Bild zu steigern. Darüber hinaus liefert der Rechner 18 auch an die ÜJ-aM.-ablenkBteuerung 52 Ablenkungsbefehle. Die Steuerung 52 liegt an den Umlenkplatten innerhalb der Kathodenstrahlröhre 12., um das Strahlenbündel von der Strahlungeachse weg und über den Schirm 42 umzulenken. Durch aporoxiraative Modulation des Strahlenbündels durch die Steuereinrichtungen 50 und 52 und durch die Bewegung der Röhre 12 und des Idnsensysteras über Tisch 16 ist es möglich, die lichtempfindliche Oberfläche es« Materials M selektiv der Strahlung auszusetzen,um eine Mannigfaltigkeit von graphischen Zeichen und Linien zu erzeugen.

Erfindungsgemäß sind der Rechner 18, die Strahlenbündelsteuereinrichtungen 50 und 52 sowie die Kathodenstrahlröhre 12 derart entworfen, daß leuchtende Abbildungen auf zweierlei Art erzeugt werden können. Nach der ersten Art wird durch Verschieben des Strahlenbündels über die eine Fläche des Schirms bewirkt, daß ein Zeichen oder sonstiges Bild auf

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fast die gleiche Art und Weiße gezeichnet wird, wie dies normalerweise von Hand mit einem Bleistift oder einer Feder auf Papier durchgeführt wird. Nach der zweiten Art wird· duroh Verwenden des Strahlenbündels eine andere beträchtliche !Fläche des Bildschirms erregt, um eine Strahlung.zu erzeugen, tlurch die ein Zeichen oder ein sonstiges durch eine Maske oder andere Mittel genau umrissenes Abbild durch Strahlung, zum leuchten gebracht wird« Der Bildschirm 42 auf der Röhre 12 ist in dem Sinne ein Kathodenstrahlröhrenschirni herkömmlicher Bauart, daß er mit phosphoreszierendem Werkstoff versehen ist, woduroh an der Stelle, wo der Strahl auftrifft, Strahlungsenergie erzeugt wird.

Um nun durch Zeichnen mittels Strahlenbündeln Zeichen zu erzeugen, wird der die Mitte 62 umgebende Teil des Bildsohirms 42, die die erste Fläche 59 bildet, dazu verwendet, an jedem der von den Strahlen getroffenen Punkte Strahlungsenergie auszusenden. Demzufolge ist es für den Rechner 18 (Pig. 1) möglich, den Strahl derart zu modulieren und umzulenken, daß er Zeichen in diesem Gebiet des Schirms einzeichnet. So wird z. B. das Abbild des Buchstaben "A", das in der Mitte des in Pig. 3 dargestellten Schirms gezeigt wird, durch geeignetes Ausblenden oder Abdecken und gleichzeitiges Ablenken des Strahlenbündels in der X-Richtung sowie, der Y-Richtung gemäß eines im Speicher deB Rechners 18 gespeicherten Unter-

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Programms erzeugt, d. h. also, daß Unterprogramme zum Erseugen von allgemein verwendeten Zeiohen, wie Buchstaben, Zahlen oder sonstige Symbole, im Eeohenspeicher gespeichert : oder am Anfang des Belichtungsvorganga als Eingabe dem Speicher zugeführt werden. Imdeni die Röhre 12 und das Linsensystem H nach der Bildung jedes Buchetabens um einen der Breite des Buchataben gleichen Betrag weitergeschaltet- werden, ist es möglich, Worte oder Befehle von dem im Reohenspeloher gespeicherten UnterprogTamm auszudrucken (zu exponieren). Die einzelnen Buchstaben oder Zahlen werden durch Austasten oder Abdecken sowie durch Umlenken des Strahlenbündela innerhalb der Röhre auf dem Schirm aufgezeichnet, ohne die auf zwei Achsen verschiebbare Wagenanordnung zu bewegen. Somit kann ein schnelleres Exponieren jedes Zeichens vorgenommen werden als durch Verschieben der Wagen.

Um auf dem zweiten Wege die Erzeugung von Zeiohen und anderer im Speicher aufbewahrter Duplikate zu ermöglichen, wird der äußere Ringteil des Schirms 42 abgedeckt oder zum Teil durch eine Opakmaske 60 abgedunkelt, die mehrere Öffnungen 61, 61 aufweist, von denen jede ein einziges Zeiohen genau umreißt. Einige der dargestellten Zeichen sind z. B. derart ausgebildet, daß sie verwendet werden können, um. duroh Bestrahlung Leiter, AnschluSflachen und ähnliche auf Druoksohalt tafeln anzutreffende Formen zu ergeben. Selbstverständlich sind .die dargestellten Zeichen nur al3 Beispiele angegeben; die Gestalt und die Form derartiger Zeichen kann weitgehendat

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verändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Hierbei ist es auch möglich, daß einige oder alle Zeiohen wunschgemäß nur Buchetaben oder Zahlen sind.

Jede öffnung 61 der Maske liegt innerhalb der Grenzen einer * zugeordneten zweiten Fläche des Schirme 42, so daß bei der im wesentlichen kontinuierlichen Bestrahlung oder Erregung dieser zweiten Fläche seitens des Strahlenbündels von der Kathodenstrahlröhre die Maskenöffnung 61 beleuchtet wird, um ein durch die öffnung genau umrissenes Strählungsbild de» Zeichens zu erzeugen. Dieses so erstellte Strahlungebild des Zeichens wird dann über das Linsensystem 14 auf die lichtempfindliche Oberfläche des Materials M (Fig. T) geworfen oder projiziert. Nachstehend wird beschrieben, daß die durch das Strahlenbündel durchgeführte kontinuierliche Erregung der Jeder Maskenöffnung 61 zugeordneten-zweiten Fläche vorzugsweiaa erreicht wird, indem das Strahlenbündel fokussiert, um einen Leuchtfleck zu ergeben, der wesentlich kleiner ist als die öffnung 61, und rasterartig über der zweiten Fläche abgelenkt wird, um diese Fläche wiederholt und schnell abzutasten. Der Strahlstrom kann jedoch auch wunschgemäß defokuasiert werden, um einen Leuchtfleck zu bilden, der größer ist als die Maskenöffnung 6.1, während die Strahlenachse stationär in der Mitte dieser öffnung gehalten wird.

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In der Pig. 4 ist der Aufbau der Strahlstromateuer- 50 und der Stralilstromablenksteuereinrichtung 52 dargestellt, duroh die Druolczeichen - wie der eingezeichnete Buchstabe "A" der Pig, 3 - in der ersten Fläche 59 de3 Bildschirms in Abhängigkeit von den Steuerbefehlen des Rechners 18 gezeichnet werden können.. Die Strahlstromsteuereinrichtung 50 weist eine Austaetsohaltung 70 auf, die über einem Summierverstärker 72 an dem Steuergitter des Strahlerzeugers in der Kathodenstrahlröhre 12 liegt. Auf die vom Rechner kommenden Befehle werden von der Austastschaltung 70 Spannungssignaie geliefert, die das Gitter mit Vorspannung belegen und den Strahl ein- oder abschalten. Gleichzeitig werden vom Rechner 18 Ablenkbefehle an den X-Ablenkverstärker 78 und den Y-Ablenkverstärker 80 gegeben, die an die entsprechend en Ablenkplatten in der Kathodenstrahlröhre 12 angeachTosseh sind, so daß der Strom nach Maßgabe des gespeicherten Unterprogramms abgelenkt werden kann, durch das die Gestaltung des Buchstabens, der Zahl oder sonstiger zu zeichnender Figuren genau umrissen ist, wobei die Auetastbefehle und die Ablenkbefehle synchronisiert werden» um das I»euohtbild des Zeichens zu erzeugen. Pail3 es erwünscht ist, Worte oder aus mehreren nebeneinandergereihten Zeichen zusammengesetzte Zahlenfolgen zu erzeugen, werden vom Üechner 18 Befehle über die X- und Y-Antriebe 22 an den X-Antriebsmotor und den Y-Aiitriebaiaotor 24 gegeben,

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uia den die Röhre 12 und das linsensystem 14 tragenden Wagen um den Abstand weiterzuschalten, der als Zwischenraum zwieohtn den Zeichen und Worten erforderlich ist.

Für das zweite Verfahren zum Erzeugen von Zeichen wird auf den in Fig. 3 dargestellten Schirm 42 Bezug genommen, wo die öffnungen 61, 61 in der Maske 60 graphische Zeichen genau umreißen, die eine unterschiedliche Gestaltung und Bemessung aufweisen und größer sein können als der am Auftreffpunkt des Strahlenbündels erzeugte Leuchtfleck. Um ein scharfes und klares Abbild eines der Maskenzeichen zu erzeugen, ist es erforderlich, den Strahl auf die das jeweilige Zeichen genau bestimmende Maskenöffnung hinzulenken und dann» falls das Zeichen eine größere Abmessung besitzt als der leuchtfleok, den Strahl in einem Raster über der, zweiten. Fläche des Schirms abzutasten, in der die öffnung liegt. Wie Fig. 5 zeigt, muß z.B.- zum Erzeugen einer Abbildung der kreisförmigen öffnung 61 d der Maske 60 - der Strahl wesentlich vom Nullpunkt oder von der Mitte 62 d«s Schirms 42 zu den Koordinaten X₁, Y₁ des Mittelpunkts der öffnung 61 d hin abgelenkt und dann entlang der Rasterbahn R abgetastet werden, die die Teilfläche des Schirms bedeckt, in der die öffnung liegt. Falls der vom Strahlenbündel erzeugte Leuchtfleck größer ist als die zu erleuchtende Maskenöffnung, muß das Strahlenbündel nicht notwendigerweise abgetastet werden. Wenn nämlich z. B.

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die dargestellte öffnung 61 e auegeleuchtet Werden soll und der vom Strahlstrom auf dem Schirm erzeugte Leuchtfleok wesentlich größer ist als die öffnung, kann der Strahlstrom wesentlich von der Kitte 62 auf eine Stellung abgelenkt werden, die durch die Koordinaten X₂» Y₂ des Mittelpunktes der öffnung 61 e gekennzeichnet sind, um dann so lange festgehalten zuwerden, wie dies für die Bestrahlung erforderlich ist. Der durch den Strahlstrom erzeugte Leuchtfleok kann durch Defokussieren vorsätzlich größer als die auszuleuchtende öffnung gemacht werden. ■

Die zum Erzeugen von Strahlungsbildern durch Verwenden der Maske 60 geschaffene Anordnung der Pig. 4 weist im Strahlstromsteuerteil 50 eine Austastschaltung und im Strahletromablenksteuerteil 52 die X- und Y-AbIendverstärker 78 bzw. und den Ablenkgenerator 82 ajuf· Auf einen Befehl vom Rechner 18 schaltet die Austastschaltung 70 den Elektronenstrahl in der Kathodenstrahlröhre an und die Ablenkverstärker 78 und 89 empfangen Ablenksignale, die den Strahl grundlegend zum Mittelpunkt der auszuleuchtenden Maskenöffnung hin ablenken. Gleichzeitig drückt erforderlichenfalls ein vom Rechner an den Ablenkgenerator 82 gegebenes Signal Abtastsignale auf die Grundablenksignale auf und veranlaßt den Strahl dazu, den kleinen Rastergang R zu folgen, der die Oberfläche des di· Maskenöffnung enthaltenden Schirms abdeckt. Ein Strahlung«-

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bild des so ausgeleuchteten Zeichens wird über das Linsensystem 14 auf.das lichtempfindliche Material M geworfen.

Da die Maske 60 längs der Peripherie des Bildschirms 4-2 liegt (Fig. 3), i3t auch jede Maskenöffnung vom Mittelpunkt 62 des Schirms und von der optischen Achse. 40 des Linsensystems 14 entfernt angeordnet. Das Abbild von jeder öffnung befindet sich als Projektion auf die lichtempfindliche Oberfläche des Materials M in einem entsprechenden Abstand vom Schnittpunkt der optischen Achse 40 und der lichtempfindlichen Oberfläche. Zum Einstellen einer derartigen Verschiebung verwendet der Rechner die Grundablenkdaten, die den Ort der Maskenöffnung relativ zum Mittelpunkt des Bildschirms 42 darstellen, und bewirkt eine Ausgleichsverschiebung der Röhre 12 und des linsensystems 14, indem Signale auf die X- und Y-Antriebseinrichtung 22 gegeben werden, um die Motoren 23 und 24 anzutreiben, so daß das projektierte Abbild in Bezug zur lichtempfindlichen Oberfläche genau an der gewünschten Stelle ist.

Ohne den weitergefaflten Rahmen der Erfindung zu verlassen, können nach Wunsch anstelle der dargestellten Maske 60 andere Mittel verwendet werden, um die Gestalt oder Form einer bildlichen Darstellung zu bestimmen, wenn der Elektronenstrahl eine zugeordnete Teilfläche des Schirms erregt. Eine Möglioh-

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keit ergibt sich ζ. Β. dadurch, daß keine Maske 60 verwendet wird und der Schirm 42 der Kathodenstrahlröhre derart ■beschaffen ist, daß an jeder einem besonderen Zeichen zugeordneten Teilfläche des Schirms phosphoreszierender Werkstoff in der Form des Zeichens auf den Schirm aufgetragen wird. Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung besteht darin, daß" eine bewegliche Maske vorgesehen ist, die eine Anzahl von verschiedenen Öffnungen aufweist, wobei jede dieser Öffnungen genau mit einer gegebenen Teilfläche des Schirms zur Ausrichtung gebracht werden kann, so daß, wenn diese Teilfläöhe vom Strahl erregt wird, ein beliebiges der unterschiedlich ausgeleuchteten Abbilder durch Ausrichten einer gewählten Maskenöffnung über der jeweiligen Teilfläche erzeugt werden kann.

Zusätzlich zu der oben beschriebenen Vorrichtung, die zum Exponieren oder Ausleuchten von Zeichen oder Symbolen verwendet wird, während die Kathodenstrahlröhre und weitere Bauteile der Abbildungaapparatur gegenüber der lichtempfindlichen 'Fläche stationär gehalten werden, kann die Yorrichtung auch gebraucht werden, Linien mittels eines Lichtpunktee zu zeichnen, der durch Verschieben der Kathodenstrahlröhre und der zugeordneten Teile relativ zum lichtempfindlichen Material bewegt wird. Mit der dargestellten Vorrichtung kann dies auf eine Art erzielt werden, indem nämlich durch Verwen-

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dung einer der Maskenlocher 61, 61 ein Lichtpunkt erzeugt wird, worauf dann dieser projizierte Punkt relativ zur lichtempfindlichen Fläche durch Verschieben des Wagens 34 gegenüber dem lichtempfindlichen Material M bewegt wird. Da die lichtempfindliche Fläche des Materials M im wesentlichen die gleiche Lichtmenge pro Zeiteinheit empfangen mufl, uman jedem Punkt der exponierten Linie eine gleichmäßige Bestrahlung zu erfahren, und da die Antriebsmotoren 23 und in der Lage sind, das projizierte Bild mit abweichenden Geschwindigkeiten über die lichtempfindliche Fläche zu bewegen, ist der Strahlstromsteuerteil 50 mit einem Ausgleichstromkreie versehen, um die Strahletärke als Punktion der Geschwindigkeit heraufzusetzen, bei der das projizierte Bild über die lichtempfindliche Fläche bewegt wird.

Die Verschiebungsbefehle längs der X- und Y-Achsen werden von einem Geschwindigkeitsmesser für die X-Achse durch den Meßfühler 86 und für die Y-Achse durch den Maßfühler 88 abgetastet. Die von den Meßfühlern 86 und 88 stammenden Signale werden der Laufzeitschaltung 90 zugeführt, und durch eben diese Schaltung zu einer Größe vereinigt, die die Geschwindigkeit , mit der die X- und Y-IIotoren die Höhre 12 und das Linsensystem 14 vis-a-vis zum Material M verschieben, und somit auch die Seschwindigkeit angibt, mit der «ich das auf das Material M projizierte Bild über die lichtempfind-

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Hohe Fläche verschiebt. Das Greschwindigkeltssignal wird geeigneterweise von der Schaltung 90 maßstäblich geändert und dem Vorspannsignal der am Summierverstärker 72 liegenden Aus- ■ tastschaltung 70, hinzugefügt. Die Auetastschaltung 70 stellt eine gegebene Steuergitter- oder Strahlstärke her, die aus-'reicht, Abbilder in der ersten Fläche 59 des Leuchtschirme 42 einzuzeichnen und die öffnungen 61, 61 in der Maske auszuleuchten, wenn keine relative Verschiebung zwischen dem Linsensystem 14 und dem lichtempfindlichen Material M stattfindet. Das Geschwindigkeitssignal von der Schaltung 90 verleiht dem Intensitätssignal der Austastschaltung 70 zusätzliche Vorspannung. Die zusammengesetzten Signale vom Summierverstärker 72 werden an das Steuergitter der Kathodenstrahlröhre 12 gegeben, um die Intensität des Elektronenstrahls zu regeln.

Es gibt einen weiteren Weg, mit einem durch Verschieben der Kathodenstrahlröhre beweglichen Lichtpunkt Linien zu zeiohnen, indem der Kathodenstrahl abgelenkt wird, um einen Kreis in der ersten Fläche 59 des Schirms zu erzeugen und die Kathodenstrahlröhre 12 und das Linsensystem 14 über das lichtempfindliche Material hin- und herzubewegen, während das kreisförmige Abbild auf die Oberfläche dieses Materials geworfen wird. Diesbezüglich weist der Strahlablenksteuerteil 52 einen Kreiskippgenerator 96 auf, der auf einen Befehl vom Reoh-

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ner 18 den Strahl der Kathodenstrahlröhre veranlaßt, einen Kreis la Mittelpunkt 62 des Schirms 42 zu erzeugen. Di« Grösse des Kreises kann von der Zeitablenkspannung geregelt werden, so daß die Breite des bestrahlten Streifens veränderlich ist. Wenn es erwünscht ist, sehr solimale Streifen zu bestrahlen, kann das Strahlungsbild selbst im Mittelpunkt 62 des Schirms ohne kreisförmige Zeitablenkung verwendet werden. Es wird jedoch aufgrund des allgemein verschwommenen Bildes eines Elektronenstrahls auf dem Schirm 42. bei kleinen kreis- . förmigen Lichtpunkten bevorzugt, eine öffnung in der Maske 60 vorzusehen, um den Punkt genau zu umreißen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum selektiven Bestrahlen einer lichtempfindlichen Oberfläche eines Artikels und bestehend aus einem Strahlengeber zum Erzeugen eines Erregerstrahle länge der Strahlaohae (40), einem Abstrahler (42) von Strahlungsenergie, der sich längs der Strahlachse befindet und auf den Erregeratrahl anspricht, um von den Flächen Strahlungsenergie abzustrahlen, die von dem Erregerstrahl getroffen wurden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahleinrichtung eine erste Fläche (59) und eine zweiterPläche (61) au/weist, daß die Ablenkmittel (12, 78, 80) den Erregerstrahl von der Strahlachse über dee ersten (59) und der zweiten Fläche (61) der Abstrahleinriahtung ablenken, daß erste Steuermittel (18, 96) mit dem Strahlengeber und der Ablenkeinrichtung verbunden sind, so daß der Strahl Strahlungsbilder in der ersten Fläche (59) der Abstrahleinrichtung zeichnet, daß zweite Steuermittel (18, 82) mit dem Strahlengeber und der Ablenkeinrichtung verbunden sind, ao daß der Strahl im wesentlichen kontinuierlich im vollen Umfang auf die zweite Fläche auftrifft, ohne auf die erste Fläche zu treffen, und daß durch das Bildwerfmittel (14) Strahlungsenergie sowohl von der ersten als auoh von der «weiten Fläche der Abstrahleinrichtung auf die lichtempfindliche Oberfläche des Artikels geworfen wird,

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (60), die der zweiten Fläche zugeordnet sind, um die Gestaltung oder Form eines von der Strahlungsenergie der zweiten Fläche ausgeleuchteten Bildes genau zu umreißen.
3". Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnetdurch Vorschubmittel (32, 34), um die Bildwerfeinrichtung (14) gegenüber dem Artikel zu verschieben, wodurch die Leuohtbilder auf verschiedene Flächen der lichtempfindlichen Oberfläche geworfen werden können.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Auflagetisch (16) für den Artikel, wobei die Vorschubmittel einen beweglichen Wagen (34) aufweisen, der über dem Auflagetisch verschoben werden kann, und der Strahlenfceber, die Abstrahl- und Bildwerfeinrichtung auf dem beweglichen Wagen befestigt sind.
5. Vorrichtung nach Anppruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahleinrichtung einen Leuchtschirm (42), der auf die auftreffende Energie des Strahlstromes anspricht, und die der zweiten Fläche zugeordneten Einrichtung zum umreißen der Form des von der Strahlungsenergie ausgeleuchteten Bildes eine Maske (60) zwischen der zweiten Fläche und der Bildwerfeinrichtung aufweist und eine öffnung besitzt, durch die die Form des Bildes genau bestimmt wird.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet duroh einen. Leuchtschirm, der auf dem Umfang seines Randes mehrere Zweitflächen (61 a - 61 β) aufweist, und durch eine Maske, die über den gesamten Zweitfläohen liegt und mehrere formbeetimmende öffnungen besitzt, von denen jede einer entsprechenden Zweitfläche zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Steuermittel einen Ablenkgenerator (82) aufweisen, um den Strahletrom über der zweiten Fläche der Abstrahleinrichtung abzutasten.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlengeber eine Elektronenkanone einer Kathodenstrahlröhre (12) und die Abstrahleinrichtung einen Schirm dieser Kathodenstrahlröhre sowie die Ablenkeinrichtung einen Strahlablenker der Kathodenstrahlröhre aufweist.
9· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre (|2) einen Leuchtschirm (4-2) besitzt, der aus ersten und zweiten Strahlungsflächen besteht, daS eine Maske (60) über den zweiten Strahlungsflächen des Schirms der Kathodenstrahlröhre zu liegen kommt, wobei die Maske einen Ausschnitt aufweist, der einen Teil der. zweiten Strahlung3fläche freilegt und'ein £ra-

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phischea Zeichen genau umreißt, daß die ersten Steuermittel (18, 96, 78, 30) an der Kathodenstrahlröhre liegen, so daß die Röhre auf dem ersten Strahlungsteil des Schirms Leuchtbilder der graphischen Zeichen zeichnet, daß die zweiten Steuermittel (.18, 82, 78, 80) an die Kathodenstrahlröhre angeschlossen sind, so daß durch die Röhre der Tail der zweiten Strahlungsfläche des Schirms ausgeleuchtet wird, der von dem Ausschnitt der Maske freigelegt wurde, um ein Strahlungsbild des graphischen Zeichens von dieser zweiten Strahlungsfläohe des Schirme zu erzeugen, und daß die Bildwerfeinrichtung (14) Strahlungsbilder der graphischen Zeichen auf die lichtempfindliche Oberfläche des Artikels wirft.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Steuermittel eine an die Kathodenstrahlröhre angeschlossene Strahlablenkeinrichtung (78, 80) aufweisen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Steuermittel einen Rasterablenkgenerator (82) aufweisen, mit der di# Strahlablenkeinrichtung verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die erste'Strahlungsflache (59) des Schirms den. mittleren Bereich des Leuchtschirms umfaßt, daß die zweite Strählungsfläche des Schirms sich längs der gesamten Peripherie

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des Schirms erstreckt und daß die Maske die zweiten Strahlunge flächen entlang des gesamten Bereichs um die Peripherie des Schirme überlagert und mehrere Ausschnitte aufweist, die unterschiedliche Zeichen genau umreißen.
13» Verfahren zum selektiven Bestrahlen einer lichtempfindlichen Oberfläche eines Artikels, gekennzeichneydurch Erzeugen eines Erregerstrahls, durch Erstellen eines Leuchtkörpers (42), der erste und zweite Äbstrahlungsflächen besitat, die auf den Aufprall des Strahlstroms ansprechen, um an den vom Strahlstrom getroffenen Stellen Strahlungsenergie absuatrahlen, durch Ablenken des Strahls über der ersten Fläche des Leuchtkörper, um ein Strahlungsbild auf der ersten Fläche de« Leuchtkörpers zu zeichnen, durch genaues Umreißen der Form des auszuleuchtenden Bildes und der Zuordnung der Gestalt des auszuleuchtenden Bildes zur zweiten Fläche des Leuchtkörpers, durch Veranlassen des Strahlstroms zum Ausleuch ten der Gestalt des der zweiten Fläche des Leuchtkörpers zugeordneten Bildes und durch Projektion des Bildes von der ersten Fläche des Leuchtkörpers und des der zweiten Fläche des Leuchtkörpers zugeordneten Bildes auf die lichtempfindliche Oberfläche des Artikels.
14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Verschieben des Leuchtkörpers relativ zum Artikel, um nebeneinander-

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liegende Flächen der lichtempfindlichen Oberfläche zu bestrahlen.
15: Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung durchgeführt wird, während ein Bild von einer .der Flächen des Leuchtkörpers auf die lichtempfindliche Oberfläche des Artikels geworfen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Regeln der Intensität des Erregerstrahls als Punktion der Geschwindigkeit, mit der das vom beweglichen Leuchtkörper projizierte Bild auf der lichtempfindlichen Oberfläche des Artikele versohoben wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Umreißen und die Zuordnung durch Abdecken der zweiten Fläche des Leuchtkörpers erreicht wird, um zu verhindern, daß Strahlungsenergie von ausgewählten Teilen der zweiten Fläche abgestrahlt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der. Verfahrensschritt, in der der Strahl zum Ausleuchten der Gestalt des der zweiten Fläche zugeordneten Bildes veranlaßt wird, durch Abtasten des Erregerstroms über der zweiten Fläche der Abetrahlungsflache durchgeführt, wird. -

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19· Verfahren zum Aufnehmen graphischer Zeichen auf oiner lichtempfindlichen Oberfläche eines Artikels, gekennzeichnet durch eine Kathodenstrahlröhre (12), die einen aus ersten und zweiten Abstrahlungsteilflächen "bestehenden Leuchtschirm (42) aufweist, durch selektives Abdecken der zweiten Abetrahlungsteilfläche des leuchtschirme, um die Gestalt eines graphischen Zeichens neben der zweiten Abstrahlungsteilflache genau zu umreißen, durch Ablenken des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre über der ersten Abstrahlungeteilflach· des Sohiraa, um ein Strahlungebilä eines graphischen Zeichens auf dem Schirm zu zeichnen, durch Ablenken des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre über der zweiten Abstrahlungateilfläche des Schirms, um ein Strahlungsbild der Gestalt oder Form des zweiten neben der zweiten Abstrahlungsteilfläohe umrieeenen graphischen Zeichens zu erzeugen, und durch Projektion der Strahlungsbilder auf die lichtemftfindliche Oberfläche des Artikels.
20. Verfahren nach Anspruch 19» gekennzeichnet durch gegenseitiges Verschieben der Kathodenstrahlröhre und des Artikels, um Strahlungsbild er auf verschiedene Bereiche der lichtempfindlichen Oberfläche des Artikels zu projizieren.
21. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch gegenseitiges Verschieben der Kathodenstrahlröhre und des Arti-

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kola während des Projektioneablaufe, um einen kontinuierlichen Streifen 4er lichtempfindlichen Oberfläche der Bestrahlung auszusetzen.

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