DE3004355A1

DE3004355A1 - Hochaufloesender schreiber und verfahren zum abbilden von daten

Info

Publication number: DE3004355A1
Application number: DE19803004355
Authority: DE
Inventors: Cecil R Gilbreath
Original assignee: Geosource Inc
Current assignee: Geosource Inc
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1980-08-21
Also published as: US4257053A; IL59214A0; FR2449308B1; FR2449308A1; GB2041580A; IL59214A; JPH0231366B2; MY8400361A; JPS55106415A; HK64083A; GB2041580B; SG49983G

Description

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Die Erfindung betrifft einen hochauflösenden Schreiber (Plotter) zum Abbilden von Daten als einzeln lagegesteuerte Lichtpunkte unterschiedlicher Intensität auf einem Aufzeichnungsmedium, mit einer Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtbündels, einem Lichtintensitätsmodulator, der in Abhängigkeit von den Schreibdaten die Intensität des Lichtbündels steuert, einem Filmvorschubmittel zum Positionieren eines lichtempfindlichen Filmes in einer Bildebene, um ihn durch das modulierte Lichtbündel zu belichten, und einem drehbaren Mehr-Facetten-Spiegelsystem zum Bewegen des modulierten Lichtbündels längs einer Linie über die Bildebene des Filmes, wobei jede Facette in eine Schreib-Startposition bezüglich des Filmes gedreht

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BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG.4030448 (BLZ 20080000) ■ POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200 (BLZ 20010020) · TELEGRAMM: SPECHTZIES

werden kann, in der das Schreiben jeweils einer Linie anfangen kann. Speziell betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von hochauflösenden (20 Bildpunkte pro mm), großformatigen Laserpunktbildern aus einzeln lagegesteuerten Bildpunkten unterschiedlicher Intensität auf einem lichtempfindlichen Film, bei dem die einzeln lagegesteu©rten Bildpunkte in einem Raster von aufeinanderfolgenden Abbildungszeilen auf dem Film abgebildet werden.

Aus dem Stand der Technik sind großformatige Laserplotter bekannt, die in einem Rasterformat von aufeinanderfolgenden Abbildungszeilen einzeln lagegesteuerte Lichtflecken oder Punkte unterschiedlicher Intensität auf lichtempfindlichen Filmen abbilden, die zur Belichtung in einer planen Bildebene positioniert sind. Diese herkömmlichen Plotter waren aus verschiedenen Gründen nicht in der Lage, ein hohes Auflösungsvermögen zu erreichen (bis zu 20 Punkte pro mm sowohl in Längsrichtung als auch quer zum Film). Speziell haben die Hauptfehlerquellen bei der Konstruktion der rotierenden optischen Abbildungseinrichtung, wie z.B. Orientierungsfehler der Facetten von Facette zu Facette (FF) und von Facette zur Achse (FA), wie auch Schwierigkeiten in der genauen Steuerung des Filmvorschubes über die Bildebene und beim Erreichen eines hohen Modulationsgrades durch den Lichtbündelintensitätsmodulator, ein hochauflösendee Abbilden auf großformatigen Filmen verhindert.

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Manche der herkömmlichen Laserplotter haben Schrittmotoren als Antriebsmittel zum Vorschub des Filmes über die Bildebene benutzt. Bei diesen herkömmlichen Flottern wurde bei Beendigung einer Abbildungszeile der Film und die FiImvorschubeinrichtung durch Ansteuern des Schrittmotors bewegt. Nach dem Erreichen der für die spezielle Zeilentrennung nötigen Schrittanzahl wurde die Filmvorschubeinrichtung angehalten. Aufgrund von hohen Trägheitskräften war die Fähigkeit des Schrittmotors, die Filmvorschubeinrichtung zwischen dem Schreiben jeder Abbildungszeile zu starten und anzuhalten nicht ausreichend, um eine genaue Positionierung des Filmes für sehr kleine Zeilenabstände wie sie bei hochauflösendem Schreiben nötig ist, zu erreichen. Die herkömmlichen Plotter hatten keine Filmvorschubeinrichtung mit einem Schrittmotor von genügender Geschwindigkeit, Auflösung und Drehmoment, um die . Trägheitskräfte in der Filmvorschubeinrichtung zu überwinden, um differentielle Schritte zu erzeugen, die klein und genau genug sind, um ein hochauflösendes Schreiben zu erreichen.

Das Schreiben auf eine plane Bildebene durch Bewegen eines modulierten, gebündelten Laserstrahles über die Bildebene birgt sowohl bei herkömmlichen Plottern als auch bei der vorliegenden Erfindung, zwei Probleme. Beide Probleme resultieren aus der Benutzung einer Abbildungsvorrichtung, bei der der gesamte Öffnungswinkelbereich (der Bereich, der durch das bewegte Lichtbündel beim Bewegen über die Bildebene überstrichen

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wird) nicht klein ist im Vergleich zum Abstand zwischen Spiegel und Bildebene. Das bedeutet, daß der Radius des abgebildeten Lichtbündels (der Abstand zwischen der reflektierenden Spiegelfacette und der Bildebene) klein ist im Vergleich zum Schwenkbereich. Dieses Verhältnis ist durch physikalische Einschränkung des Plotters selber benötigt. Als Folge ändert sich bei großformatigem Planschreiben der Radius des geschwenkten Lichtbündels erheblich über den Schwenkbereich. Diese Änderung des Lichtbündelradius bringt die beiden Probleme hervor.

Erstens wird, um eine gegebene Punktgröße in der Bildebene zu erreichen, der modulierte Laserstrahl auf die Bildebene fokussiert,um die gewünschte Punktgröße in der Mitte des Schwenkbereiches zu erreichen. Der Durchmesser des Lichtbündeis ist in diesem Punkte gleich der gewünschten Punktgröße. Die Tiefenschärfe (der Abstandbereich vom fokussierten Punkt, in dem sich der fokussierte Strahldurchmesser nicht erheblich ändert, und in dem die Beugung des Lichtpunktes begrenzt ist - der Bildpunkt hat keine Hinge) ist aber im Vergleich zur Radiusänderung des geschwenkten Lichtbündels klein.

Die Fokustiefe ändert sich umgekehrt proportional zur Auflösung, und wenn die Plot -Auflösung wächst, wird die Fokustiefe geringer. Als Folge kann bei hochauflösendem Schreiben die Punktgröße sich erheblich über den Abbildungsbereich ändern, wobei

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die Bildpunkte gegen Ende der Ibbildungszeile größer werden.

Zweitens ist bei konstanter ¥inkelbewegung des abbildenden Spiegels die Geschwindigkeit des Lichtbündels auf der Bildebene beim Schwenken des Bündels über den Film nicht konstant. Die Geschwindigkeit des geschwenkten Lichtbündels in der Bildebene ändert sich nicht linear über den Abbildungswinkelbereich, wobei an den beiden Enden des Schwenkwinkelbereiches eine größere Geschwindigkeit auftritt. Biese nicht lineare Geschwindigkeit des Bildpunktes kompliziert in großem Maße die Synchronisation, um eine genaue Punktpositionierung zu erreichen, wie sie für hochauflösendes Schreiben erforderlich iBt. Bei herkömmlic hen Plottern wurde versucht, diese Probleme zu beseitigen, aber hochauflösendes Schreiben erfordert eine Punktpositionierung in kleineren Abständen als beim herkömmlichen Schreiben und die herkömmlichen Korrigiereinrichtungen berücksichtigen die Winkelgeschwindigkeitsstörung nicht mit ausreichender Genauigkeit, um ein hochauflösendes Schreiben zu erlauben.

Andere Probleme herkömmlicher Plotter, die sie daran gehindert haben, hochauflösende Schreibfähigkeit zu erreichen, resultieren aus den Dngenauigkeiten, die in der Konstruktion

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des Drehspiegelsystems liegen. Diese Ungenauigkeiten sind bei herkömmlichen Großformatplottern kein Begrenzungsfaktor, da sich diese Plotter auf eine Schreibauflösung "beschränkt haben, bei der diese Fehler nicht bedeutend sind (ungefähr 8 Punkte pro mm bestenfalls). Venn aber die Schreibauflösung wächst, werden diese Fehler merkbar. Diese Fehler beziehen sich auf Orientierungsfehler der Facetten, wie z.B. von Facette zu Facette (FF) und von Facette zur Drehachse (FA). Diese Fehler resultieren in Ungenauigkeiten des Startpunktes jeder Abbildungszeile bzw. des Zeilenabstandes zwischen aufeinanderfolgenden Abbildungszeilen.

Normalerweise sollte jede Facette des Viel-Facettenspiegels sich über einen bestimmten Drehwinkelbereich erstrecken, d.h. jede Facette sollte von der gleichen Größe sein. Aufgrund von Fertigungstoleranzen schwankt aber der Winkel, über den jede Facette sich erstreckt. Diese Schwankung wird als FF-Fehler bezeichnet. Auch sollte die Oberfläche einer jeden Facette senkrecht auf einer Normalen auf dem Drehachsenvektor stehen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann auch hier wieder der Vinkel zwischen Facettenoberfläche und der Normalen unterschiedlich für jede Facette sein. Diese Schwankung wird als FA-Fehler bezeichnet.

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Schließlich wurde bei großformatigen herkömmlichen Plottern eine lineare Punktpositionierung auf dem Aufzeichenmedium erreicht durch Messung der ümdrehungszeit des Schwenkspiegels, um ein Punkteinstellsignal zu erzeugen, das die Schreibdaten befähigt, die Intensität des Laserstrahls bei der erforderlichen Winkelsteilung der Spiegelfacette zu modulieren. Dieses Punkteinstellsignal wird auf verschiedene Weise erzeugt, wie z.B. Erzeugen und Abzählen eines Taktsignales, das mit der Spiegeldrehung synchronisiert ist. Dieses Taktsignal hat eine Frequenz, die zur Winkelgeschwindigkeit und indirekt zur Winkelstellung des Spiegels proportional ist. Auf diese Weise konnten herkömmliohe Geräte eine ausreichend lineare Positionierung der Bildpunkte erreichen, die ausreichte für geringe Schreibauflösung. Aufgrund der extrem kleinen Abstände der Punkte beim hochauflösenden Schreiben ist aber eine Auflösung der Winkelstellung des Drehspiegels in einem Genauigkeitsgrad nötig, der bei herkömmlichen Plottern nicht erreicht wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen hochauflösenden Laserplotter zu schaffen, der in der Lage ist, den Vorschub des Filmes sehr genau zu steuern, eine konstante und beugungsfreie Bildpunktgröße über die gesamte Bildebene zu gewährleisten, die nicht lineare Schwenkgeschwindigkeit des

Strahls über die Bildebene auszugleichen, Fertigungstoleranzen im Viel-Facettenspiegelsystem auszugleichen und die Winkelstellung des Drehspiegelsystems in einem Maße aufzulösen, das eine genaue Positionierung der Bildpunkte erlaubt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Plotter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß er zur Berücksichtigung von Orientierungsfehlern der Facetten von Facette zu Facette (FF) und von Facette zur Achse (FA) ein Stellmittel für den Lichtpunkt aufweist, das in Abhängigkeit von der Drehung des Spiegelsystems gesteuert ist, um die FF- und PA-Fahler auszugleichen, und um ein Punkt-Einstellsignal zu erzeugen, das mit den Daten zusammenwirkt, um die einzeln lagegesteuerten Lichtpunkte unterschiedlicher Intensität zu produzieren.

Dadurch ist ein Laserplotter geschaffen der mit sehr großem Auflösungsvermögen (20 Bildpunkte pro mm) plane Bilder auf einem Großformatfilm (bis zu 1m Breite) aus einzeln lagegesteuerten Bildpunkten (pixels) von unterschiedlicher Intensität ermöglicht. Dabei kann die Lichtquelle für das gebündelte Licht z.B. ein Laser sein, der ein Lichtbündel erzeugt, das letztendlich den Lichtpunkt auf dem lichtempfindlichen Film erzeugt. Das kollimierte Lichtbündel fällt in einen Lichtintensitätsmodulator z.B. einen akusto-optischen Modulator ein, der in Abhängigkeit von den Schreibdaten die Intensität des Lichtbündels steuert.

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Zwischen der Lichtquelle und dem Lichtintensitätsmodulator ist eine optische Einrichtung vorgesehen, um das Lichtbündel zu fokussieren und zu verengen, um hohe Modulationsraten durch den Lichtintensitätsmodulator zu erlauben. Bas modulierte Lichtbündel, das aus dem Modulator austritt, tritt in eine zweite optische Torrichtung ein, die es wieder kollimiert und fokussiert, um die gewünschte Bildpunktgröße in der Bildebene zu erzeugen.

Bas modulierte Lichtbündel fällt auf einen rotierenden Viel-Facettenspiegel, der das Lichtbündel längs einer Linie über die Bildebene des Filmes bewegt. Zwischen dem Brehspiegelsystem und der Bildebene ist eine plane Feldlinse angeordnet, die die nicht lineare Geschwindigkeit des Lichtbündels über die Bildebene ausgleicht und außerdem eine konstante Bildpunktgröße gewährleistet. Bas Stellmittel für den Lichtpunkt kann einen mit dem Brehspiegel verbundenen Geschwindigkeitsmesser zum Erzeugen eines Bezugsignales für jede Spiegeldrehung und eines Taktsignales, dessen Frequenz zur ¥inkelgeschwindigkeit des Spiegels proportional ist, enthalten. Bas Bezugsignal wird erzeugt, wenn das Brehspiegelsystem eine Referenzstellung durchläuft

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Schreiber eine Korrigiereinrichtung für die FF- und FA-Fehler des Spiegel-

systems, die auf das Bezugsignal und das Taktsignal des Geschwindigkeitsmessers anspricht, und die genaue Lage der Abtastzeilen einstellt. Die Korrigiereinheit kann einen Frequenzvervielfacher, der in Abhängigkeit vom Taktsignal ein Hochgeschwindigkeits-Taktsignal phasenstarr zum Taktsignal erzeugt, einen Steuerspeicher zum Speichern der Steuerparameter, die die Bildpunktstellung und die Korrektur der FF- und FA-Fehler des Spiegelsystems bestimmen, ein Facettenzählwerk, dessen Inhalt einer Steuerspeicheradresse entspricht, einen Steuerspeicheradressenzähler, der auf den Faeettenzählwerkinhalt zurückgreift und die Speicheradresse des Steuerspeichers erzeugt, eine Einrichtung, die auf die Korrekturparameter für den FF-Fehler und den Bildintervall-Steuerparameter anspricht, um die Schreib-Startposition für jede Facette des Spiegelsystems genau zu lokalisieren bzx*. ein Bildpunkt-Lagesignal zu erzeugen, und eine Einrichtung, die in Abhängigkeit von den Korrekturparametern für den FA-Fehler einen konstanten Zeilenabstand zwischen aufeinanderfolgenden Abtastzeilen erzeugt, aufweisen.

Zum Ausgleich der FF-Fehler muß die Winkeleinstellung einer jeden Facette, bei der das Lichtbündel in der Bildebene in der Startlager der Abtastzeile liegt, bestimmt werden. Diese Position wird Schreib-Startstellung für jede Facette genannt. Die Einrichtung zum Einstellen der Schreib-Startstellung kann einen Grob-Delayzähler, der auf das Taktsignal anspricht, um mit grober

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Auflösung die Winkelbewegung des Drehspiegels zu messen, und einen Fein-Delayzähler, der auf das Hochgeschwindigkeits-Taktsignal anspricht, um erstens am Ende der Grobmessung mit großer Auflösung die Winkelbewegung des Spiegels zu messen, wobei Grob- und Feinzähler zusammenwirken, um die Schreib-Startstellung jeder Facette genau zu lokalisieren, und zweitens am Ende eines jeden Punkteinstellungsintervalls ein Punkteinstellsignal zu erzeugen, enthalten.

Zum Ausgleich der FA-Fehler kann die Einrichtung zum Erzeugen des Zeilenabstandes einen Schrittzähler, der auf das Taktsignal anspricht, um eine vorbestimmte Folge und Anzahl von SchrittSignalen an den Stufenmotor zu liefern, wodurch der Film während des Überstreichens vorgeschoben wird, und eine Versetzungseinrichtung zum Ablenken des Lichtbündels in eine 5 Richtung, um den Zeilenabstand zu vergrößern oder zu verkleinern, aufweisen.

Dabei können der Schrittmotor und das Filmvorschubmittel durch ein spielfreies Untersetzungsgetriebe miteinander verbunden sein, wobei Schrittmotor und Untersetzungsgetriebe so zusammenwirken, daß der Film in Schritten vorgeschoben wird, die wesentlich kleiner sind als der Zeilenabstand (z.B. ca. 0,25 um Filmvorschub pro Schrittsignal).

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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Filmvorschubeinrichtung, der Korrigiereinrichtung zur Einstellung der Schreib-Startstellung bzw. der Einstelleinrichtung für den Lichtpunkt und dem Lichtbündelsteuermittel ist gewährleistet, daß sowohl FE-als auch PA-Fehler im Drehspiegelsystem ausgeglichen werden, und daß so eine sehr hohe Bild-Punktauflösung (ca. 20 Bildpunkte pro mm) auf dem Film erreicht werden kann.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Eb zeigen :

Fig. 1 ein Blockschaltbild des hochauflösenden Laserplotters.

Fig. 2 eine Erläuterung der Beziehung zwischen Schwenkwinkelbereich und Schreibwinkelbereich, der durch das Drehspiegelsystem erzeugt wird.

Fig. 3a eine Draufsicht auf das Viel-Facettenspiegelsystem, das

den von jeder Facette des Spiegels überdeckten Winkelbe-. reich zeigt.

Fig. 3b eine Seitenansicht des Drehspiegelsystems zur Erläuterung der FA-Fehlerquelle.

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Fig. 4 einen Graphen für die Intensitäts-Schwärzungs-

Kurve (gamma density curve) des lichtempfindlichen Filmes.

Fig. 5a ein Schaltdiagremm des phasengeregelten Frequenz-Vervielfältigers.

Fig. 5*> ein Blockschaltbild des Timing-rSchaltkreises, der

das Punkteinstellsignal erzeugt, inklusive Ausgleich der Spiegelfehler.

Fig. 6 ein Schaltkreisdiagramm der Facetten-Grobverzögerung und Bit-Synchronisationsschaltkreise, die die Schreib-

Starteinstellung für jede Facette mit grober Auflösung bestimmen und die Taktfolgesignale für den Timing-Schaltkreis erzeugen.

Fig. 7 ein Zeitreferenzdiagramm der in Fig. 6 beschriebenen Schaltkreise und

Fig. 8 ein Blockdiagramm des Videodatenübertragungsschaltkreises von Fig. 1.

Zur Erleichterung des Verständnisses der folgenden Beschreibung sollen hier gewisse logische Terme definiert werden.

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Jedes der im folgenden erwähnten logischen Signale hat einen von zwei möglichen Zuständen, ein logisches 1 oder eine logische 0. Ein logisches Signal vom Wert 1 wird ohne Stern nach seinem Namen bezeichnet. Z.B. wäre CLOCK das wahre Signal während CLOCK* sein inverses wäre. Jedes logische Signal, sei es ein wahres Signal oder sein inverses, hat einen ausgezeichneten und einen nicht: ausgezeichneten Zustand*, Im FaI-Ie von CLOCK, einem wahren Signal, ist der ausgezeichnete Zustand ein logisches 1 und der nicht ausgezeichnete ein logisches 0. Für CLOCK* gilt das umgekehrte, der ausgezeichnete Zustand ist ein logisches 0 und der nicht ausgezeichnete ein logisches 1. Ein Signalwert wird wahr, wenn er vom nicht ausgezeichneten in den ausgezeichneten Zustand übergeht und umgekehrt wenn er falsch wird. Schließlich, ein Flip-Flop ist in einem logischen O-Zustand, wenn der Q-Ausgang auf einem logischen 0 und der Q*-Ausgang auf einem logischen 1 ist. Im logischen 1-Zustand sind die Ausgänge des Flip-Flops in ihren umgekehrten Zuständen.

Fig. 1 zeigt ein Blockbild einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist eine Zentralrecheneinheit (CPU) 52 benutzt, um die Schreibdaten und die Systemkommandos zu liefern, um den hoohauflösenden Plotter, der hier beschrieben wird, dazuzubringan,seine Bilder zu produzieren. In einer bevorzugten Ausführungsform wird

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als CPU 52 ein RDS-500-Minicomputer von der Firma Ratheon Corporation benutzt. Der CPU-Schnittstellensteuerschaltkreis 50, der nach dem für dieses Modell von Minicomputern üblichen Standard gebaut ist, verbindet die CPU 52 mit den internen Schaltkreises des Laserschreibers. Eine Systemsteuereinheit 48 spricht auf die Kommandos von der CPTT 5² an, um die Plot-Folge zu initialisieren. Während dieser Folge werden von der CPTJ 52 Schreibdaten an die 'Videodatenübertragungseinheit 46 geliefert, die widerum auf die System-Steuereinheit anspricht. Die Videodatenübertragungseinheit 46 produziert ein Videosteuersignal gemäß den Schreibdaten, um den Laserstrahl zu modulieren, um die Lichtpunkte variabler Intensität auf dem lichtempfindlichen Film zu erzeugen. Für den lichtempfindlichen Film können Standardfilme benutzt werden, wie z.B. der Naß-Verfahren-Silver-Halogenfilm Kodak

im 2497 oder äquivalente. Es können aber auch/Trockenverfahren hitzeentwickelte Filme wie der 3M-Day-Silver oder äquivalente benutzt werden, in welchem Falle keine Chemikalien oder Toner benötigt werden.

Ein Viel-Facettenspiegel 38, der in der bevorzugten Ausführungsform ein Sechseck aus einem sechsseitigen Spiegel ist, wird durch einen Gleichstromsynchronmotor 40 gedreht. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Spiegel mit ungefähr Umdrehungen pro Minute gedreht. Auf der Welle des Drehspie-

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gels 38 ist ein optischer Differentialkodierer 42 angebracht, der ein Bezugsignal REFERENCE PULSE (REI¹) und den Taktpuls ENCZ erzeugt, die vom Timing-Schaltkreis 44 benutzt werden, um sowohl das Pixel-Einstelltaktsignal als auch das Schrittsignal für den Schrittmotor 20 zu erzeugen. Der Schrittmotor 20 wird benutzt als Vorschubmittel, um die Walze 15 zu drehen.

Zwischen der Walze 15 und dem Schrittmotor 20 ist ein spielfreies Untersetzungsgetriebe 22 angebracht, das die Vorschubschritte der Drehung des Schrittmotors 20 in Mikroschritt in der Drehung der Walze 15 umsetzt. Auf diese Weise können mit heute technisch möglichen Schrittmotoren sehr kleine und genaue Vorschubschritte in der Drehung der Walze 15 erzeugt werden. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Schrittmotor 20 ein Measur-Matic Electronics Corp.

NR74-SSD-4-64. Das spielfreie Untersetzungsgetriebe 22 ist hergestellt von Illinois Tool Works, Inc., Spiroid Division als ein 80:1 spielfreies Untersetzungsgetriebe. Der Schrittmotor 20 mit seinem zugehörigen Treiber erzeugt 12.800 Schritte pro Umdrehung und arbeitet im Dauerbetrieb mit $6 upm. Dementsprechend produziert das spielfreie Untersetzungsgetriebe 22 1,2 Umdrehungen pro Minute mit einer Stellungsgenauigkeit von besser als 25 Bogensekunden und einer Auflösung von 0,25 lim pro Vorschubechritt. Die Stellungsgenauigkeit des Untersetzungsgetriebes 22 hängt mit der Schreibgenauigkeit von 20 Zeilen

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pro mm zusammen, die einer Drehung der Walze 15 um 260 Bogensekunden entspricht, um einen Zeilenabstand von 0,05 mm zu erreichen. Mit einer Zeilenabstandsgenauigkeit von ± 10 % in der bevorzugten Ausführungsform ergibt sich eine absolute Stellungsgenauigkeit von £ 26 Bogensekunden. Wie leicht zu sehen ist, arbeiten der Schrittmotor 20 und das Untersetzungsgetriebe 22 zusammen, um Mikrovorschubschritte im Filmvorschub zu erreichen, die wesentlich kleiner als der Zeilenabstand für eine Auflösung von 20 Zeilen pro mm sind.

Der lichtempfindliche Film 16, auf dem der graphische Plot erzeugt wird, läuft über die Walze 15· Während der Film 16 über die Walze 15 läuft, bildet er eine plane Bildebene. Der Film 16 läuft aus dem Filmmagazin 14 über die Walze 15 in das Filmaufnahmemagazin 12. Ein Drehmomentmotor 10 versorgt das Filmaufnahmemagazin mit einem konstanten Aufnahmedrehmoment, um den Film in Kontakt mit der Walze 15 zu halten, dient aber nicht dazu, den Film 16 vorzuschieben.

Der Laser 34 von Fig. 1 erzeugt ein kohärentes, kollimiertes (alle Strahlen parallel) Lichtbündel als primäre Lichtquelle. Dieser Laserstrahl hat einen begrenzten Durchmesser. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Laser von der AMERICAN LASER CORPORATION hergestellt und als Modell 60A Ion Laser System vertrieben. Das Modell 60A strahlt im blauen Frequenzband, um mit dem blau empfindlichen Silberhaigenfilm der bevorzugten Ausfüh-

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rungsform verträglich zu sein. Der Laserstrahl wird in die optische Fokussiereinheit 32 eingebracht, die den Strahl fokussiert. Im Brennpunkt ist ein alcusto-optischer Festkörpermodulator 30 angeordnet. Der akusto-optische Modulator, wie z.B. das Modell 1205-1-2 von Isomet Corporation, ist im Brennpunkt der IOkussiereinheit 32 angeordnet, um einen hohen Modulationsgrad mit einem guten Kontrastverhältnis zu erreichen, da je geringer der Strahldurchmesser im Modulator ist, desto höher die für ein gegebenes Kontrastverhältnis erreichbare Modulationsrate.

Der akusto-optieche Modulator 30 hat zwei Spannungssteuereingänge, die Videosteuerung und die Offeeteteuerung» Die Videosteuerspannung ist eine analoge Spannung? die von der Videodatenübertragungseinheit gemäß den Schreibdaten erzeugt wird.

D.h. die Intensität des Laserstrahls, der den akusto-optischen Modulator 30 verläßt, ist entsprechend der angelegten Videosteuerspannung moduliert. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Intensitätsbereich, in dem der Strahl moduliert werden kann, durch einen 8-Bit-Digitalwert gesteuert. Das erlaubt eine Intensitätsvariation von 256 Stufen zwischen dem "ganz an" und dem "ganz aus" Zustand. Der in der bevorzugten Ausführungsform benutzte akusto-optische Modulator hat ein Dehnungsverhältnis (extension ratio) von 1000:1. Die Offsetsteuerspannung bewirkt, daß das modulierte Lichtbündel in der planen Bildebene 18 in

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einer Richtung abgelenkt wird, um den Zeilenabstand zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen zu vergrößern oder zu verkleinern.

Wenn der Laserstrahl den akusto-optischen Modulator 30 verläßt, divergieren seine Strahlen. Die Sammeloptik 28 empfängt die divergierenden Laserstrahlen und produziert einen zweiten kollimierten Strahl, der über den Spiegel 26 in den Fokusdehner 24 eingebracht wird. Der IOkusdehner 24 fokussiert zusammen mit der planen Feldlinse 36 den kollimierten, modulierten Laserstrahl, um den erforderlichen Durchmesser der einzel lagegesteuerten Bildpunkte (pixel) in der planen Bildebene 18 zu erzeugen. Der modulierte und fokussierte Laserstrahl aus dem Fokusdehner 24 wird auf den Spiegel 27 gebracht, die den Strahl durch das Mittelteil der planen Feld-IS linse 36 und auf den Viel-Facettendrehspiegel 38 reflektiert. Entsprechend der Winkeleinstellung des Drehspiegels 33 wird der Strahl durch die plane Feldlinse und auf die Bildebene 18 reflektiert.

Für die Anordnung von Fig. 1, in der der modulierte Laserstrahl 11 über den Spiegel 27 in die Mitte der Feldlinse 36 reflektiert wird, muß noch bemerkt werden, daß der Spiegel 27 nicht in der gleichen Ebene wie die Abbildungsgerade liegt. Der Spiegel 27 liegt ein wenig unterhalb dieser Ebene. Als

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Folge ist die Linie, die vom Drehspiegel 38, dessen Facetten senkrecht auf der Drehachsennormalen stehen, in der Bildebene überstrichen wird, keine Gerade, sondern leicht gebogen. Diese Störung in der Abbildungszeile ist nicht bemerkenswertj sie kann aber durch Benutzung eines Spiegels, der eine zum Ausgleich dieser Störung geeignete Facetten-zu-Achsen-Neigung hat, ausgeglichen werden. Um dieses Problem gänzlich zu vermeiden, kann der Spiegel 27 ganz weggelassen und der Spiegel 26 und Fokusdehner 24 so umgeordnet werden, daß das modulierte Lichtbündel 11 statt in der Mitte in der Ecke der Feldlinse 36 eintritt.

Für diese Anordnung würde der Spiegel 26 in der gleichen Ebene wie die Abbildungszeile angeordnet sein. Diese Anordnung würde eine größere Feldlinse 36 erfordern^ als sie für die in Fig. 1 gezeigte Anordnung nötig ist.

Die Taktsteuerungsschaltung 44» erzeugt in Abhängigkeit vom Taktsignal ENCK und dem Bezugsignal HEF aus dem optischen Differentialkodierer 42 das Pixel-Einstellsignal PIXCLK , das in die Videodatenübertragungseinheit 46 eingespeist wird. Das Signal PIXCLK gibt die Schreibdaten frei, um das Signal VIDEO CONTEOL für den akusto-optischen Modulator 30 zu produzieren. Auch wenn hier eine CPU 52 als Hauptsteuereinheit zur Lieferung der Schreibdaten gezeigt ist, ist es für einen Durchschnittsfachmann klar, daß andere Wege benutzt werden können für die

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Dateneingabe zum Plotten gemäß der vorliegenden Erfindung, wie z.B. eine digitale Bandeinheit, auf der die Schreibdaten gespeichert sind, ein Nur-Lesespeicher, der die Schreibdaten enthält usw..

In Pig. 2 sind zwei verschiedene Stellungen aufeinanderfolgender Spiegelfacetten 56 und 58 des Spiegels 38 gezeigt. Ebenso sind der Schwenkwinkelbereich und der Schreibwinkelbereich gezeigt, die aus der Benutzung des Tiel-Pacetten-Drehspiegels resultieren. Diese Bereiche liegen gegenüber vom Schwenkwinkel 6 bzw. Schreibwinkel 5. In der bevorzugten Ausführungsform, in der ein sechseckiger Spiegel 38 ca. 1,5 m vor der Bildebene liegt, um den modulierten Strahl 11 (siehe Fig. 1) über einen ca. 1,7 ω breiten PiIm zu schwenken, ist der Schwenkwinkel 6 60°, während der Schreibwinkel 5 26,25° beträgt. Der modulierte Laserstrahl 11 wird so auf den Drehspiegel gebracht, daß,wenn die Facette parallel zur Bildebene 18 steht und alle Spiegelfehler Null sind, der vom Spiegel reflektierte Strahl den PiIm 16 in der Mitte der Bildebene trifft.

Venn der modulierte Laserstrahl 11 die Facette 58 an ihrer hinteren Ecke trifft, wird der Laserstrahl zu einem Punkt B in Fig. 2 reflektiert. Eine weitere Drehung des Spiegels bewirkt,

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daß ein Teil des modulierten Laserstrahls 11 der nun die Vorderkante der Facette 56 trifft, in einen Punkt A von Fig. 2 reflektiert wird. Der übrigbleibende Teil des modulierten Strahls 11 wird aber weiterhin zum Punkt B reflektiert. Wenn der Spiegel sich weiter dreht, wird ein größerer Teil des Laserstrahls 11 zu Punkt A reflektiert als zu Punkt B. Schließlich dreht sich der Spiegel zu einem Punkt, bei dem der gesamte Laserstrahl 11 auf den Punkt A reflektiert wird. Somit ist die Folge des Rücksetzens oder Ruckschwenkens des Strahls zurück an den Anfang des Schwenkwinkelbereichs - Bewegung des Strahls vom Punkt B zu Punkt A vollendet. Wenn die Spiegelfacette 56 weitergedreht wird, wird der Strahl über den Schwenkwinkelbereich geschwenkt. Die Punkte A und B entsprechen aber nicht, wie man sehen kann, der Anfangs- bzw. Endstellung der geschriebenen Zeile auf dem Film 16, nämlich dem Schreibwinkelbereich. Während der Übergangszeit von Facette zu Facette wird der modulierte Laserstrahl ausgeblendet, so daß er keine Intensität hat.

In einem bestimmten Punkt hat die Facette 56 sich in eine Winkelstellung bezüglich der planen Bildebene gedreht, so daß der reflektierte, modulierte Laserstrahl 1-1 von der Facette in eine Startstellung für das Schreiben der nächsten Zeile reflektiert wird. Diese Stellung wird im folgenden als Sohreib-Startstellung bezeichnet. Wäre der Viel-Facettenspiegel voll-

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kommen, so würde die Schreib-Startstellung für jede Facette bei der gleichen Stellung auftreten. Mit anderen Worten wäre die Schreib-Startstellung für jede Facette jedesmal erreicht, wenn eine bestimmte feste Winkeldrehung des Spiegels seit der letzten Schreib-Startstellung ausgeführt wäre. Diese feste Drehung wäre bestimmt durch die Anzahl der Facetten im Drehspiegelsystem 38. Es treten aber Fehler auf bei der Herstellung des Spiegels. Als Folge sind die Schreib-Startstellung

ο für jede Facette nicht gleich verteilt über 3^0 Drehung des

Spiegels 38.

Der Fehler in der Konstruktion des Drehspiegels 38, der einen Fehler in der Schreib-Startstellung erzeugt, ist in Fig. 3a gezeigt. Die Fig. 3a zeigt eine Draufsicht auf einen sechseckigen oder sechsseitigen Spiegel 38, der in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung benutzt ist. Bei diesem Spiegeltyp bildet jede Facette eine Kreissekante, die einem Winkel 54 um die Achse des Spiegels gegenübersteht. Der gegenüberliegende Winkel 54 sollte genau 60 betragen. Der gegenüberliegende Winkel 54 ist aber 6o° _+ eine Fertigungstoleranz.

Diese Toleranz wird als Facetten zu Facetten (FF)-Fehler bezeichnet und bewirkt einen Fehler in der Schreib-Startstellung jeder Abbildungszeile, wenn er nicht korrigiert wird. Für hochauflösendes Schreiben.muß dieser FF-Fehler berücksichtigt werden, auch wenn er sehr klein ist von der Größenordnung von _+ 30 Bogensekunden.

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Zusätzlich zu den FF-Fehlern, die Fehler in der Schreibst art st ellung jeder Abbildungszeile hervorrufen, gibt es beim Spiegel 58 einen weiteren Fehler durch Fertigungstoleranzen» In Fig. 5b zeigt eine Seitenansicht des Drehspiegels 58 die Facette 56 in einer übertrieben geneigten Stellung bezüglich des Normalvektors auf der Spiegeldrehachse. Wenn die Facette 56 vollkommen gefertigt wäre, wäre der Winkel zwischen der Faeettenebene 56 und dem normalen Vektor auf der Drehachse exakt 90°. Es gibt aber für diesen rechten Winkel Fertigungstoleranzen. Dieser Fehler wird als Facetten zu Achsen (FA)-Fehler bezeichnet. Der FA-Fehler erzeugt Schwankungen im Zeilenabstand zwischen aufeinanderfolgenden Abbildungszeilen, wenn der Film für jede Abbildungszeile um den gleichen Abstand vorgeschoben wird. Da die Schreibauflösung bestimmt ist sowohl durch die Anzahl von Bildpunkten pro mm quer zum Film als auch durch die gleiche Anzahl von Abbildungszeilen pro mm längs des Films, erfordert ein hochauflösendes Schreiben, daß die FA-Fehler berücksichtigt werden, auch wenn diese Fehler typischerweise nur _+ 5 Bogensekunden groß sind.

Fig. 5b zeigt ein Blockdiagramm des Taktsteuerschaltkreises 44 (siehe Fig. 1). Die Taktsignale EWCK und das Bezugsignal HEF vom optischen Kodierer 42 werden in den Taktsteuerschaltkreie 44 eingespeist, um dem System Taktsignale zu liefern, die schließlich die Pixel-Einstellsignale und die Schrittsignale für den Schrittmotor liefern. In ihrem Zusammen-

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wirken erzeugen diese Taktsignale die gewünschte Plotauflösung. Bei der Erzeugung dieser Taktsignale werden vorbestimmte Steuerparameter benutzt, die 5¹F- und FA-Fehler auszugleichen, um jede geschriebene Zeile genau zu positionieren.

Bas Taktsignal ENGK, das durch den optischen Kodierer 42 erzeugt wird, hat eine vorbestimmte Anzahl von Taktzyklen pro Umdrehung des Spiegels. Im Falle der bevorzugten Ausführungsform erzeugt der optische Kodierer 48*000 ENCK Zyklen pro Umdrehung bzw. 8.000 Zyklen pro Facette (pro Schwenkwinkelbereich). Einmal während jeder Umdrehung des Spiegels erzeugt der optische Kodierer 42 ein Bezugsignal REF, wenn der Spiegel in einer Referenzposition steht. Die Winkelstellung des Spiegels bezüglich der planen Bildebene 13, wenn der Spiegel in der Referenzstellung ist, ist nicht entscheidend. Diese Winkelstellung des Spiegels muß aber bekannt sein, so daß die erste Schreib-Startstellung der ersten Facette, die auf das Auftauchen des Bezugsignales erfolgt, genau bestimmt werden kann.

Im Taktsteuerschaltkreis 44 wird das Signal ENCK invertiert, um das Signal ECLK* (siehe Fig. 6) zu erzeugen. Jeder Zyklus dieses Signales wird in kleinere Zeitintervalle aufgeteilt, durch Erzeugung eines phasenstarren Hochgeschwindigkeits-Taktsignales HSCLK aus dem Signal ECLK*. Wie oben im Zusammenhang mit Fig.

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430034/0*4*

2C.

"besprochen, schwenkt jede Facette über den Schwenkwinkelbereich, der größer ist als der Schreibwinkelbereich. In der bevorzugten Ausführungsform muß zum Erreichen von 20 Pixel pro mm Auflösung über den Schreibwinkelbereich die folgende Anzahl von ENCK Zyklen auftreten, während der Spiegel sich über den Schwenkwinkelbereich (60 Drehung) dreht.

Zyklusanzahl/Schwenkwinkelbereich =

= (Auflösung χ Schreibbereich) χ (Schwenkwlnkel/Schreibwinkf«!; = ( 20 χ 1066 ) χ ( 60 / 26,25 ; ■=* 48.000 Zyklen / Schwenkwinkelbereich

Da der optische Kodierer 42 nur 48.000 Zyklen pro Schwenkwinkel erzeugt, muß das Signal ENCK mindestens um eine Faktor t vervielfacht werden, um die gewünschte 20-Zeilen-pro-mm-Aufl zu erreichen. Für zusätzliche Auflösung sollte der Vervielfältigungsfaktor größer als 6 sein.

In Fig. 5a» die ein Schaltkreisdiagramm des phasengere^elten Frequenzvielfachers ist, wird das Signal HSCLK durch Vervielfachung von ECLK mit einer vorbestimmten Anzahl erzeugt. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Signal ECLK* um einen Faktor 96 vervielfacht, um eine Frequenz von 3»84 MHz zu erzeugen. Da das Signal HSCLK phasenstarr zum Signal ECLK*

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ist, wird jeder Zyklus des Kodierertaktsignals ENCK in 96 Teile aufgeteilt. Aufgrund des Signals HSCLK ist ein hoher Auflösungsgrad der Winkelstellung des Drehspiegels möglich.

Vie oben erwähnt,muß hochauflösendes Schreiben die Fertigungstoleranzen im Drehspiegelsystem ausgleichen. Diese Fehler müssen ausgeglichen werden, um die Pixel für die gewünschte Auflösung in ihre richtige Stellung zu bringen.

Gemäß Fig. 5b wird vor dem Start eines Plots ein Satz von Steuerparametern von der CPU 52 über die Videodatenübertragungseinheit 46 (siehe Fig. 1 und 8) in den Steuerspeicher 78 geladen. Diese Steuerparameter bestimmen den Pixel-Einstellungsabstand (die Plot-Auflösung)j für jede der sechs Facetten des Drehspiegels werden vier Steuerparameter benutzt, um die Schreib-Starteinstellung der nächsten Facette zu bestimmen; ob jede Facette, wenn sie in ihre Schreib-Startstellung gebracht ist, zum Schreiben einer Zeile benutzt wird; und der Schrittvorschub, der an den Schrittmotor 20 geliefert wird, um den Film 16 vorzuschieben. Die folgende Tabelle 1 zeigt eine Liste des Inhalts des Steuerspeichers 78 zusammen mit der Adresse der Speicherstelle,die den Steuerparameter enthält. Die Adressen des Speichers 78 sind in hexadezimaler Notation aufgeschrieben. Der Speicher 78 ist ein 16x1.024 Bit-Speicher mit wahlweisem Zugriff.

J?.

Tabelle 1 3 O OA 3 5 5

Adresse Steuerparameter

000 Pixel-Stellung

3E8 Facette 2 Grob-Delay

3E9 Facette 1 Steuerung· & Offset

3EA Facette 1 Schrittvorschub

3EB Facette 1 Fein-Delay

3EC Facette 3 Grob-Delay

3EB Facette 2 Steuerung & Offset

3EE Facette 2 Schrittvorschub

3EF Facette 2 Fein-Delay

3FO Facette 4 Grob-Delay

3F1 Facette 3 Steuerung· & Offset

3F2 Facette 3 Schrittvorschub

3*"3 Facette 3 Fein-Delay

3I"4 Facette 5 Grob-Delay

3F5 Facette 4 Steuerung & Offset

3F6 Facette 4 Schrittvorschub

3F7 Facette 4 Fein-Delay

3F8 Facette 6 Grob-Delay

3F9 Facette 5 Steuerung & Offset

3FA Facette 5 Schrittvorschub

3FB Facette 5 Fein-Delay

3FC Facette 1 Grob-Delay

(Start ab Bezugssignal HEF)

3FD Facette 6 Steuerung & Offset

3FE Facette 6 Schrittvorschub

3FF Facette 6 Fein-Delay

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¥ie Fig. 5a zeigt besteht der Frequenzvervielfacher, der HSCLK erzeugt, aus einem Phasenregelkreis 68, der mit binären Zählwerken 72 und 74 in der üblichen Konfiguration verbunden ist, um aus einem Referenzsignal ein höherfrequentes phasenstarres digitales Signal zu erzeugen. In diesem Fall ist das Referenzsignal das Signal ECLK*. Der Phasenregelkreis ist herkömmlicher Art wie z.B. das Modell ND564 von Signetics Corp..

Mit dem Steuerspeicher 78 ist nach Fig. 5*> der Steuerspeicheradressenzähler 76 verbunden, der aus einem binären Zählwerk besteht, das über seine parallelen Eingänge mit einer initialisierenden Startadresse aus dem Facettenzähler 62 geladen wird. Jeder Facette des Viel-Facettendrehspiegels ist eine Zahl zugeordnet, für jede darauffolgende Facette um eins größer. Das Facettenzählwerk 62 wird benutzt,um jede Facette zu zählen, während sie eine Zeile über den Film 16 schwenkt. Dieses Zählwerk wird durch Eintakten des LOAD BIAS ADDRESS Signals vom Flip-Flop 64 auf einen Startwert, die Bias-Adresse, geladen, die der Adresse des Speichers 78 für die erste Facette entspricht. Die Bias-Adresse, die in das Facettenzählwerk 62 geladen wird, gehört zur ersten Facette, Facette 1, die auf das Auftreten des REF-Signals vom optischen Kodierer 42 folgt. Mit anderen Worten entspricht für die Facette 1 die Bias-Adresse, die in das Facettenzählwerk 62 geladen

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wird, der Speicheradresse des Steuerspeichers 78, die den ersten der vier Steuerparameter für diese Facette enthält=

¥enn die Schreib-Startstellung der Facette eingestellt ist, wird das Facettenzählwerk 62 erhöht. Der Ausgang des Facettenzählwerks 62 wird an die parallelen Eingänge des Steuerspeicheradressenzählers 76 angelegt, so daß jedes Abzählen im Facettenzählwerk 62, wenn es ins Adressenzählwerk geladen wird, das Steuerspeicheradressenzählwerk J6 veranlaßt, die Startadresse des ersten der vier Steuerparameter für die nächste Facette zu spezifizieren.

Das Facettenzählwerk 62 fährt fort hochzuzählen,bis es die Zahl, die der letzten Facette des Spiegels entspricht, erreicht. In der bevorzugten Ausführungsform gibt es sechs Spiegelfacetten, von denen die sechste durch das Signal i'ACET 6 bezeichnet wird. Dieses Signal wird an den Synchronisationsschaltkreis 104 von Fig. 5 angelegt, um die Bestimmungsfolge der Schreib-Startstellung zu unterbrechen, bis zum nächsten Auftreten des REF-Signals vom optischen Kodierer 42. Diese Uhterbrecherfolge wird so durchgeführt, daß die Bestimmungen der Schreib-Startstellung jeder Facette für die nächste volle Drehung des Spiegels 38 mit dem Auftreten des BEF-Signals beginnt. Auf diese Weise akkumulieren Fehler in der Bestimmung der Schreib-Startstellung jeder Facette nicht langer als eine Umdrehung, da mit jedem REF-Signal eine Re-Synchronisation vor-

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Ö30Q34/084«

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genommen wird. Beim Auftreten eines jeden REF-Signales wird der Flip-Flop 64 freigegeben, tun zu erlauben, daß ein LOAD BIAS ADDRESS Signal auftritt und die Bias-Adresse in der Facettenzählwerk 62 einliest. Wie oben erwähnt, entspricht jedes Zählen des Facettenzählwerke 62 jeder vierten Adressenstelle des Steuerspeichers 78·

Mit dem Steuerdatenbus 80 sind verschiedene Register und Zählwerke verbunden, die in Abhängigkeit von den Steuerparametern das Pixel-Einstelltaktsignal PIXCLK erzeugen und die Spiegelfehler ausgleichen.

Nach Fig. 5b arbeitet der Taktsteuerschaltkreis 44 Ausgleichen der FF-Fehler wie folgt: Während jedes Schwenkens über die Bildebene 18 enthält das Pixel-Register 88 eine Zahl, die den Pixel-Einstellabstand bestimmt. Wie diese Zahl in das Register 88 geladen wird, wird weiter unten diskutiert. Der Ausgang des Pixel-Registers 88 wird an die parallelen Eingänge des Bit-Taktzählers 90 angelegt. Der Bit-Taktzähler 90 zählt entsprechend dem Auftreten des HSCLK-Taktsignals seinen Wert herab. Wenn der Bit-Taktzähler 90 den Kullwert erreicht hat, wird ein Pixel-Taktsignal für den Impulsformer 92 erzeugt.

Dieses Taktsignal wird auch an den eigenen Eingang LD angelegt, um in das Zählwerk den Inhalt des Pixel-Registers 88 wieder einzulesen. Auf diese Weise zählt der Bit-Taktzähler 90 auf

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Q3Ö034/OG4·

If/f.

Null, und lädt daraufhin den Pixel-Einstellabstandsparameter wieder und startet damit das nächste Pixel-Taktintervall.

Das Pixel-Taktsignal, das durch den Bit-Taktzähler 90 erzeugt wird, ist ein sehr schmales Signal. Die Funkfcion des Impulsformers 92 iot es, die Impulsdauer des Pixel-Taktsignals zu vergrößern, um das Signal PIXCLE zu erzeugen. Wie oben besprochen, nimmt jede Facette des Drehspiegels eine Winkelstellung bezüglich der Bildebene 18 an, die Schreib-Startposition, in der der reflektierte modulierte Laserstrahl

DO 11 in einer Stellung ist, um den ersten Pixel für die nächste Plotzeile zu schreiben. Wenn der Drehspiegel vollkommen konstruiert wäre, wäre die Schreib-Startposition der nächsten Facette einen bekannten Drehwinkel weit weg von der aktuellen Schreib-Startposition. Dies ist in der Praxis aber nicht der Fall.

Zur Einstellung der Schreib-Startetellung für jede Facette arbeitet der Taktsteuerschaltkreis 44 wie folgt: Beim Auftreten des HEF-Signals vom optischen Kodierer 42 wird ein Steuerparameter aus dem Steuerspeicher 78 benutzt, um die Schreib-Startsteilung der darauffolgenden Facette (Facette 1) mit einer groben Auflösung einzustellen. Diese grobe Bestimmung der Schreib-Startposition für Facette 1 besteht aus dem Abzählen einer vorbestimmten Anzahl von ENCK-Signalen ab dem

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Auftreten des REF-Signals. Bei Beendigung dieses vorbestimmten Abzählens spezifiziert ein zweiter Steuerparameter aus dem Steuerspeicher 78 mit großer Auflösung und Genauigkeit die Position der Schreib-Startstellung. Diese hochauflösende Bestimmung der Schreib-Startposition der Facette 1 besteht aus dem Abzählen einer vorbestimmten Anzahl von HSCLK-Taktzyklen. Bei Beendigung dieses Abzählens ist die Schreib-Startstellung von Facette 1 bezüglich dem Auftreten des EEF-Signals eingestellt.

Mit Beendigung der Einstellung der Schreib-Startstellung für Facette 1 beginnt die Grobeinstellung von Facette 2 bezüglich der Schreib-Startstellung von Facette 1 durch Laden eines Grob-Delay-Steuerparameters in das Grob-Delay-Zählwerk 102. Nach Beendigung dieses Grobbestimmungszyklus beginnt eine Feinbestimmung, die auf diese Weise die Schreib-Startstellung der Facette 2 bestimmt. Diese Folge geht weiter von Facette zu Facette bis der Facettenzähler 62 eins Zahl erreicht, die der Facette 6 entspricht.

Wie oben besprochen, sperrt, wenn das Signal FACET 6 auftaucht, der Synchronisationsschaltkreis 104 die Grobbestimmung der Schreib-Startstellung für die nächste Facette, der Facette 1. Der Synchronisationsschaltkreis 104 wartet das nächste Auftreten des EEF-Signals vom optischen Kodierer 42

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H-

ab, bevor die Grobbestimmung der Schreib-Startstellung· für Facette 1 auftreten kann. Auch wenn der Synchronisationsschaltkreis 104 die Grobbestimmung für Facette 1 sperrt, bis zum nächsten Auftreten des BEF-Signals, wird doch der nötige Grobbestimmungssteuerparameter beim Ende der Grobbestimmung von Facette 6 in das Grob-Delayzählwerk 102 geladen. So wird für jede Umdrehung des Drehspiegels die Bestimmung der Schreib-Startstellung auf das BEF-Signal resynohronisiert.

Die im Steuerspeicher 78 abgespeicherten Steuerparameter, die den FF-Fehler ausgleichen, bestehen aus Binärzahlen. Diese Binärzahlen werden in Abhängigkeit vom Auftreten des Kodierertaktsignals ENCZ und des Hochgeschwindigkeit s-TaktSignaIs HSCLK in Zählwerke eingelesen. Wenn die Schreib-Startstellung für eine gegebene Facette bestimmt ist, wird das Grob-Delayzählwerk 102 mit dem Steuerparameter aus dem Steuerspeicher 78 geladen, der der Anzahl von ENCK-Taktzyklen entspricht, die zwischen der vorliegenden Schreib-Startstellung und der Schreib-Startstellung der nächsten Facette abgezählt werden. Das Grob-Delayzählwerk 102 spricht auf das Signal ECLK an, welches das inverse ENCK* ist. Die Binärzahl, 'die in das Grob-Delayzählwerk 102 eingelesen wird, ist das binäre Komplement der Anzahl von Zyklen von ECLK, die abgezählt werden sollen. Das Grob-Delayzählwerk 102 wird von jedem ECLK-Signal vom geladenen Wert bis zum Höchstzählwert hochgezählt.

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Hy.

Beim Erreichen des Höchstzählwertes im Grob-Delayzählwerk 102 wird das Signal STEEF für den Taktfolgegeber 106 erzeugt. Der Taktfolgegeber erzeugt in Abhängigkeit von PIXGLK und STEEF eine Folge von Signalen LD1-LD6, um die verschiedenen Eegister und Zähler des Taktsteuerschaltkreises 44 anzusteuern. Die Erzeugung der Folgesignale LD1-LD6 tritt also am Ende der Grobbestimmungszählung für die Schreib-Startstellung jeder Facette auf. Durch das Auftreten des letzten der Folgesignale, LD6, wird die Synchronisationslogik 108 getriggert, um das Signal SYNC/Q* zu erzeugen. Das Signal SYNC/Q* synchronisiert die Folge zur Feinbestimmung der Schreib-Startstellung der aktuellen Facette mit der Vorderflanke des nächsten Kodierertaktzyklus, der der Vollendung der Grobbestimmungsfolge folgt.

Wie Fig. 5b zeigt, bilden der Grob-Delayzähler 102, der Synchronisationsschaltkreis I04, der Taktfolgegeber I06 und die Synchronisationslogik 108 den Facettengrob-Delay- und Bit-Synchroniaationssch altkreis 101. Nunmehr wird Bezug genommen auf Fig. 7» die ein Zeitdiagramm des Facettengrob-Delay- und Bit-Synchronisationsschaltkreises 101 ist, und auf Fig. 5· Bei Beendigung der Grobbestimmung der Schreib-Startstellung der aktuellen Facette geht das Signal STEEF des Grob-Delayzählers 102 auf den logischen Wert 1. Gesteuert von PIXCLK erzeugt der Taktfolgegeber IO6 aufeinanderfolgend

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die Signale LB1-LB5,von denen jedes während eines Zyklus von PIXCLK auf ein logisches 1 geht. Jedes der Folgesignal LB1-LB6 führt verschiedene Funktionen im Taktsteuerschaltkreis 44 aus.

Gemäß Fig. 6 und 7 lädt das Signal LD1 (Fig. 5b) den Steuerspeicheradressenzähler "J6 mit dem Inhalt des Facettenzählers 62. Bas Steuerspeicheradressenzählwerk 76 enthält nun die Steuerspeicheradresse der ersten Speicherstelle, die den ersten der vier Kontrollparameter der ak~ tuellen Facette (siehe Tabelle 1) enthält. Der Inhalt des Steuerspeichers 78, der durch den Inhalt des Steuerspeicheradressenzählers 76 bestimmt ist, wird dann auf den Steuerdatenbus 80 ausgegeben. Bei Beendigung des Folgesignals LB1, geht das Signal LB2 auf 1. Die Vorderflanke von LD2 lädt den Facettengrob-Delayzähler 102 mit den Steuerparametern, die nun am Bus 80 vorliegen, um die Grobbestimmung der nächsten Schreib-Startstellung der nächsten Facette zu bestimmen. Bas Signal LB2 zählt auch den Steuerspeicheradressenzähler 76 hoch, um die nächste folgende Speicherstel-Ie zu adressieren und den nächsten Steuerparameter auf dem Bus 80 zu erzeugen.

Bei Beendigung des Signals LB2, wird das Signal LB3 zu 1. Bie Vorderflanke von LBJ lädt die am Batenbus 80 liegenden Baten in das Facettensteuerregister 82 und das Offset-

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030034/0841

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register 84. Die Funktion dieser Steuerparameter wird weiter unten diskutiert. Bei Beendigung von LD3 wird der Steuerspeicheradressenzähler f6 hochgezählt, um den nächsten Steuerparameter an den Kontrollbus 80 zu liefern, und das Signal LD4 wird zu 1. Das Signal LD4 lädt die Steuerparameter auf Bus 80 in das Schrittsteuerregister $6,um die Anzahl von Schrittsignalen zu spezifizieren, die während der Abbildung der aktuellen Zeile an den Schrittmotor 20 geliefert werden sollen. Die Erzeugung der Schrittsignale für den Schrittmotor 20 wird weiter unten detailliert beschrieben.

Bei Beendigung von M>4 wird der Steuerspeicheradressenzähler 76 hochgezählt, um den nächsten und letzten Steuerparameter der aktuellen Facette auf den Kontrollbus 80 zu liefern. Bei Beendigung von LD4 wird Signal LD5 zu 1. Die Vorderflanke von LD5 lädt das Pixel-Register 88 und den Wiederholungszykluszähler 94 mit den Steuerparametern für die Feinbestimmung der Schreib-Startstellung der aktuellen Facette. Bei Beendigung von LD5 wird der Steuerspeicheradressenzähler f6 gelöscht (Null-Adressenstelle J und der Facettenzähler 62 hochgezählt. An der Null-Adressenstelle des Steuerspeichers 78 ist der Steuerparameter enthalten, der den Pixel-Einstellungsabstand für die für den Plot ausgewählte Auflösung spezifiziert. Der Pixel-Einstellungssteuerparameter auf dem Steuerbus 80 wird aber erst benutzt, wenn die Feineinstellung der Schreib-Start-

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ÜÖQÖ34/064·

η-

stellung· der aktuellen Facette beendet ist.

Das Signal CYCEKD (siehe Fig. 5) wird bei Beendigungdes Zyklus zur Bestimmung der Feinauflösung erzeugt. CYCEND lädt den Pixel-Register 88 und den Wiederholungszykluszähler 94 mit dem Pixel-Einstellabstandsteuerparameter auf Steuerbus 80. Von diesem Moment bis zum nächsten Auftreten des Signals LD5 wird die Erzeugung des Pixel-Taktsignals PIXCLK vom Pixel-Einstellabstandsteuerparameter in Pixelregister 88 gesteuert. Bei Beendigung des Signals LD5 wird das Signal LD6 zu 1.

Die Flip-Flops 130 und 132 von Fig. 6 sind in einem logischen 1-Zustand für die gesamte Zeit, die LD6 ein logisches Null ist. Dies gilt, dann, wenn SYWC/Q zu 1 wird, (siehe Fig. 7) taktet ECLK den Flip-Flop 130 in einen logisehen 1-Zustand. Ba der Q*-Ausgang des Flip-Flops 130 an seinen eigenen Eingang angeschlossen ist, bleibt der Flip-Flop so lange im logischen 1-Zustand, wie LD6, das über den Inverter 128 anliegt, den Flip-Flop 130 nicht zu einem logischen Null löscht. Da das Flip-Flop 130 auf logischen 1 steht, wird Flip-Flop 132 durch HSCLK in ein logisches 1 getaktet.

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Venn das Signal !!Do zu 1 wird, wird Flip-Flop 130 zu einem logischen EuIl gelöscht, wodurch Flip-Flop 132 beim nächsten Auftreten eines HSCLK-Pulses in ein logisches Null getaktet wird. Dadurch wird das Signal SYNC/Q* zu 1 und löscht den Taktfolgegeber 106. Fach dem Löschen des Taktfolgegebers 106 geht LD6 zu Null. Flip-Flop 130 wird dann freigegeben, um auf die nächste Vorderflanke des ECLK-Taktsignals anzusprechen. Das gewährleistet, daß die Feinbestimmungsfolge mit dem Beginn eines Kodierertaktzyklus beginnt, da SYNC/Q* den Bit-Taktzähler 99 für das Zählen sperrt (siehe Fig. 5b), wenn es ein logisches 1 ist.

Wie Fig. 7 zeigt, beginnt die Feinbestimmung der Schreib-Startstellung der aktuellen Facette zwei ECLK-Zyklen nach Beendigung des Grobbestimmungszyklus. Das Zeitintervall zwischen der Vorderkante des SXRC/Q und des ersten Pixel-Einstellpulses schwankt in Abhängigkeit von den Steuerparametern für die Feinbestimmung der aktuellen Facette. Wie oben gesagt,erzeugt der Wiederholungszykluszähler 94 (siehe Fig. 5b), wenn das Feinbestimmungsintervall vorbei ist, das Signal CYCEND, um das Pixel-Register 88 und den Wiederholungszykluszähler 94 mit den Pixel-Einstellsteuerparametern zu laden. Dieser Steuerparameter entspricht einer vorbestimmten Anzahl von HSCLK-Zyklen, die zwischen zwei Pixel-Einstelltaktpulsen auftreten müssen. So tritt in Abhängigkeit vom aktuellen Pixel-Einstellsteuerparameter

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das erste Pixel-Einstellsignal für die aktuelle Zeile, wenn die Feinbestimmung der Schreib-Startstelle der aktuellen Facette "beendet ist, auf.

Auf diese Weise können FF-Fehler im Spiegel 38, die Fehler in der Startstellung der Zeilen erzeugen können,durch Bestimmung einer Anzahl von ENCK-Zyklen und HSCLK-Zyklen, die zwischen der Schreib-Startstellung einer Facette und der Schreib-Startstellung der nächsten Facette auftreten müssen, ausgeglichen werden. Ba es die Winkelbewegung des Spiegels ist, die genau bestimmt werden muß, um wissen zu können, wann die nächste Facette in die korrekte Winkelstellung zum Plot-Beginn einer Abtastzeile sich gedreht hat, bewirkt das Abzählen von EWCK- und HSCLK-Signalen eine Messung der Drehung und erlaubt die Bestimmung.

Um zu verhindern, daß sich ein Fehler in der Winkelauflösung über viele Drehungen des Winkels akkumuliert, wird die Schreib-Starteinstellungsfolge für die Spiegelfacetten für jede Spiegelumdrehung auf die Referenzstellung des Spiegels resynchronisiert. Diese Resynchronisation wird durch den Synchronisationsschaltkreis 104 erreicht, der aus den Flip-Flops 114» 116 und 118, und den Invertern 110, 111., 112 und 120 besteht. Wenn in Fig. β das letzte Facettensignal FACET 6, das vom Facettenzählwerk 62 (siehe Flg. 5b) ausgegeben wird, zu 1 wird ( FACET 6 wird zu 1 am Ende der Grobbestimmung von Facette 5)» taktet das Folgesignal LD2*, das

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am Ende der Grobbestimmung für Facette 6 auftritt, das Flip-Flop 114 in einen logischen 1-Zustand, statt es von einem logischen 2 zu einem logischen UuIl zu takten. Da das Signal LD1*, das LD2* unmittelbar vorangeht, benutzt wird, um Flip-Flop 114 auf ein logisches 1 zu setzen und die Flip-Flops 116 und 118 zu UuIl zu löschen, wird Flip-Flop 114 für jede Facette außer Facette 6 durch LD1* zu einem logischen 1 gesetzt und dann durch LD2* auf ein logisches Null getaktet.

Uachdem LD1* Flip-Flop II6 gelöscht hat, wenn nicht FAGET 6 auftrat, taktet LD2* das Flip-Flop II4 zu einem logischen 0 -Zustand und der Q-Ausgang setzt Flip-Flop 116 auf ein logisches 1. Der Q-Ausgang von Flip-Flop Ho liefert den Dateneingang für Flip-Flop 118, das auch durch LD1* gelöscht wurde. Wenn das Signal FACET 6 während des Auftretens von LD2 nicht 1 war, wird Flip-Flop 118 durch ECLK zu einem logischen 2 getaktet. Der Q*-Ausgang des Flip-Flops sperrt, wenn er auf logischem 1 steht, den Grob-Delayzähler 120 für das Zählen. So wird für jedes Auftreten von LD1* das Grob-Delayzählen gesperrt. ¥enn aber FACET 1 nicht 1 ist, wird die Sperrung vom unmittelbar folgenden Signal LD2* und der Torderflanke von ECLK aufgehoben.

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Si

Wenn das Signal PACET 6 auf 1 steht, wird die Sperre des Grob-Delayzählers 102 durch das Signal LI)2* nicht aufgehoben, da das Flip-Flop 114 auf einem logischen 1 stehen bleibt. Auf diese Weise bleibt Flip-Flop 114 bis zum nächsten Auftreten des EEF-Pulses in einem logischen O-Zustand. Wenn das EEF-Signal auftritt, wird das Flip-Flop 116 zu einem logischen 1 getaktet, was das Flip-Flop 118 freigibt, um durch die nächste Vorderflanke von ECLK in einen logischen 1-Zustand getaktet zu werden. Auf diese Weise beginnt die Grob-Delaybestimmung von Facette 1 mit dem Auftreten das REF-Pulses, statt mit der Schreib-Startstellung von Facette 6. Als Folge wird die Bestimmung der Schreib-Startstellung der Facetten einmal während jeder Umdrehung des Spiegels 38 auf das Auftreten des REF-Pulaes resynchronisiert.

Wie oben gesagS, erzeugen die FA-Fehler einen Fehler im Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Abbildungszeilen. Der Timing-Schaltkreis 44 gleicht die FA-Fehler auf zwei Weisen aus. Erstens wird die Anzahl von Schrittsignalen, die an den Schrittmotor 20 (siehe Fig. 1) geliefert wird, für jede Abbildungszeile durch einen der Steuerparameter, die im Steuerspeicher 78 (siehe Fig. 5b und Tabelle 1) gespeichert ist, gesteuert. Beim Auftreten des Folgesignals LD4> wird der Steuerparameter aus Steuerspeicher 78, der die Anzahl der Schritt-

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5h

signale, die an den Schrittmotor 20 während der aktuellen Zeile geliefert wird, in das Schrittsteuerregister 96 geladen.

Wenn das Signal EDU/Q zu 1 wird (nicht gesperrt durch FACET ENABLE (siehe Fig. 5b)), wird der Inhalt des Schrittsteuerregisters $6 in das Schrittvorschubzählwerk 98 und den Schrittwiederholungszähler 100 geladen. Diese beiden Zähler 98 und 100 zählen im Takt des Signals ECLK herunter auf Null, Wenn der Schrittvorschubzähler 98 Null erreicht, wird ein Schrittsignal an den Schrittmotor 20 geliefert und der Schrittwiederholungszähler 100 heruntergezählt. Bei Beendigung des Schrittsignales, wird der Zähler 98 wieder mit dem Schrittvorschubwert des Schrittsteuerregisters 96 geladen, um das nächste Herunterzählen zu beginnen, an dessen Ende ein weiteres Schrittsignal erzeugt wird. Diese Folge setzt sich fort über das gesamte Schwenkwinkelintervall, oder bis der Schrittwiederholungszähler Null erreicht.

Wie leicht zu sehen ist, kann durch geeignete Wahl der Schrittvorechub- und Schrittwiederholungs-Zahlenwerte, die in Schrittsteuerregister 96 geladen werden und durch die Erzeugung des Signals EUTJ/Q die Erzeugung und die Folge der Schrittsignale, die benötigt wird, um den Film zwischen aufeinanderfolgenden Abbildungszeilen vorzuschieben, gesteuert

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werden, um die Signale in jeder Folge und Anzahl und zu jeder Zeit während eines Schwenkwinkelbereiches zu erzeugen. In der "bevorzugten Ausführungsform ist die Folge von Schrittsignalen gleichmäßig über die Zeit verteilt, die benötigt wird um über das Schwenkwinkelintervall zu schwenken (siehe Fig. 2), so daß der Film während des Plottens sich kontinuierlich zu bewegen scheint. Die Erzeugung der Folge und Anzahl von Schrittsignalen pro Zeile liefert eine Korrektur in erster Ordnung für den FA-Fehler. In der bevorzugten Ausführungsform wäre der normale Schrittvorschub 200 Schritte pro Zeile für eine Auflösung von 20 Zeilen pro mm»

Die zweite Methode zum Ausgleich des FA-Fehlers ist, eine vorbeatimmte analoge Versetzungsspannung (Offsetspannung) an den akusto-optischen Modulator 30 anzulegen, um den modulierten Lichtstrahl in eine Eichtung abzulenken, um den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen zu vergrößern oder zu verkleinern. Biese Methode liefert eine Korrektur zweiter Ordnung zum Ausgleichen für den Zeilenabstand. Beim Auftreten des Folgesignals KD3 wird der Steuerparameter aus Steuerspeicher 78ι der die analoge Offsetspannung (für die vorliegende Facette) bestimmt, der an den akusto-optischen Modulator 30 (siehe Tabelle 1) geliefert werden soll, in das Offsetregister 84 eingetaktet. Der digi-

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tale Inhalt des Offsetregisters 84 wird durch den D/A Konverter 86 in ein analoges Spannungssignal konvertiert, um das Signal OPPSET (siehe Pig. 1) zu erzeugen. Dieses Signal wird direkt an den akusto-optischen Modulator 30 angelegt.

Gleichzeitig mit dem Setzen des Offsetregisters 84 durch das Folgesignal LD3_t wird auch ein Steuerparameter aus dem Steuerspeicher 78 in das Facettenkontrollregister 82 eingelesen. Zum Testen jeder Facette des Spiegels erzeugt das Facettenkontrollregister 82 zwei Ausgangssignale, Facettenfreigabe (FACET ENABLE) und Schrittfreigabe (STEP ENABLE). Das Signal FACET ENABLE erlaubt, wenn es 1 ist, der aktuellen Facette, eine Abbildungszeile über die Bildebene zu schreiben. Das Signal STEP ENABLE erlaubt, wenn es 1 ist, die Erzeugung der Schrittsignale für den Schrittmotor 20. Auf die ¥eise ist es möglich zu steuern, welohe der Facetten freigegeben sein sollen, um Zeilen zu schreiben, und den Filmvorschub zu sperren, wenn eine Facette nicht benutzt wird.

In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Ausgleich der FP- und FA-Fehler des Spiegels zum Erreichen eines genauen Zeilenabstandes erreicht werden durch Benutzung eines optischen Detektors 2, der zwischen

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dem Start des Schwenkwinkelbereichs und dem Start des Schreibwinkelbereichs (siehe Fig. 1 und 2) angeordnet ist. Der optische Sensor oder Laserstrahldetektor 2 könnte typisch einer sein wie die von OTITED DETECTOE TECHNOLOGY hergestellten, bei denen der aktive Sensorbereich in Quadranten aufgeteilt ist. Dieser Typ von Detektoren kann bei Benutzung spezieller Elektronik Signale erzeugen, die die Position des Strahls relativ zum Mittelpunkt des Sensors anzeigen. Mit anderen Worten, wenn das Zentrum des Sensors auf der Abtastzeile liegt, kann beim Schwenk des Strahls über den Sensor seine Anwesenheit und seine Versetzung von der gewünschten Position auf der Abtastzeile automatisch lokalisiert werden.

In der bevorzugten Ausführungsform muß die Winkelposition des Drehspiegels 38 genau gemessen verden, um zu bestimmen, wann der reflektierte Laserstrahl 11 in der Schreib-Startposition der Abtastzeile liegt. Bei Benutzung des Sensors wird die Position des Strahles vor der Schreib-Startstellung bestimmt. Die Drehbewegung des Spiegels kann dann in einem festen Maß gemessen werden, das dem Abstand zwischen der Sensorposition und der Schreib-Startstellung entspricht. Mit dieser Anordnung ist nur ein Delay-Steuerparameter nötig, um die Schreib-Startstellung jeder Facette zu bestimmen und dadurch die FF-Fehler auszugleichen.

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Um PA-Fehler auszugleichen, kann die Versetzung des Strahles vom Mittelpunkt des Sensors 2 benutzt werden, um diesen Facettenfehler automatisch durch Erzeugung eines Fehler-Feedback-Signals - proportional zur Versetzung - ausgeglichen werden, um entweder eine geeignete Änderung in der Anzahl der Mikroschritte, die der Film macht, wenn diese Facette benutzt wird, zu erzeugen,oder eine Offsetspannung für den akusto-optischen Modulator oder irgendeine

zu erzeugen geeignete Strahlablenkeinrichtung, um den Strahl in einer Richtung abzulenken, um den Versetzungsfehler auszugleichen. Diese Feedback-Fehlerkorrektur gleicht diese.. Spiegelfehler dynamisch aus auf der Basis des Versetzungsfehlers, der jedesmal auftritt, wenn die Facette eine Zeile aufzeichnet. Mit anderen Vorten, der Korrekturfaktor für den Versetzungsfehler für eine Zeile kann gespeichert werden und für die nächste Schwenkzeile der gleichen Facette wieder verwendet werden. Beim nächsten Schwenk kann ein neuer Korrekturfaktor bestimmt werden und beim übernächsten Schwenk der gleichen Facetten verwendet usw.. Auf diese Weise kann bei jedem Schwenk, wenn es nötig ist,eine weitere Korrektur für eine Änderung aufgrund solcher Faktoren wie z.B. TemperatürSchwankungen, Spiegelachsen Instabilität usv. dynamisch angebracht werden.

Es ist klar für einen Durchschnittsfachmann, daß Änderungen im Konzept der Kompensation von Spiegelfehlern, wie es oben beschrieben wurde, möglich sind, wie z.B. einen Sensor 2 am Ende

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der Schwenkzeile anzuordnen und den Sensor nur zum Ausgleich der FA-Fehler zu benutzen, einen Einzelquadrantsensor zur Strahlentdeckung, um nur den FF-J?ehler auszugleichen, zu benutzen, usw..

Auch wenn in der bevorzugten Ausführungsform eine plane Feldlinse benutzt wurde, um sowohl die nicht lineare Geschwindigkeit des Strahlenbündels über die Bildebene auszugleichen, als auch eine Seugungsbegrenzte konstante Bildpunktgröße auf der Bildebene zu erzeugen, so kann das Strahlsteuermittel auch etwas anderes sein als eine plane Feldlinse. Z.B. könnte ein feststehender oder beweglicher Spiegel zwischen dem Drehspiegel und der Bildebene so angeordnet sein, daß der Abstand des Dreh« spiegeis von der Bildebene entlang des Weges des Laserstrahles konstant ist. Als Folge bleibt die Punktgröße über die Bildebene konstant. Wenn zusätzlich zum Spiegel ein Strahldeflektor im Lichtwege angeordnet ist, könnte eine Steuerspannung an diesen Deflektor angelegt werden, um den Strahl so abzulenken, daß die nicht lineare Geschwindigkeit über die Bildebene ausgeglichen würde.

Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm der Videodatenübertragungseinheit 46, die mit der Steuereinheit 48 und der CPU 52 verbunden ist. Schreibdaten von der CPU 5"2 werden an den Plotter über die CPU-Schnittstellensteuerung 50 geliefert. Mit der CPU-Schnitt-

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Sf-

Stellensteuerung 50 ist auch die Systemsteuereinheit 48 verbunden, die die Signale erzeugt, die nötig sind, um mit der CPTJ zu kommunizieren und den Datenfluß über die Videodatenübertragungseinheit 46 zu steuern. Vor dem Start eines Plots wird der Inhalt des Steuerspeichers 78 (siehe Pig. 5) von der CPD" 52 über die Videodatenübertragungseinheit 46 zum Steuerspeicher 78 übertragen. Die Systemsteuereinheit 48 kann ein Mikroprozessor sein. Im Falle der bevorzugten Ausführungsform ist die Systemsteuereinheit 48 ein mikroprogrammierter Kontroller, dessen verschiedene Zustände den Datenfluß steuern.

In Pig. 8 werden die Schreibdaten von der CPTJ 52 in das MDR Register I43 eingetastet. Der Inhalt des MDR Registers 134 wird an den Eingang des Schieberegisters PIFO (first-in first-out) I36 angelegt. Da die geplotteten Daten nicht mit dem Datenausschub der GPF 52 synchronisiert sind, wird das FIFO-Shift-Register benutzt, um den Datenfluß von der CPTI zum Plotter zu steuern. Für einen Durchschnittsfachmann ist es klar daß es andere Wege gibt, auf denen die Schreibdaten von der CPTJ 52 zum Plotter geliefert werden können wie z.B. Abruf-Antwort, DMA-Unterbrechung usw..

Das Ausgangssignal des FIFO I36 wird an das Register A 138 geliefert. Das Ausgangssignal des Registers A 138 wird

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an den Demultiplexer DE-MUX I40 und an den Datenbus 47 gelegt. Die Daten, die an den Datenbus 47 geliefert werden, werden zum Kontrollbus 80 (siehe Fig. 5b) geführt. Über diesen Bus werden die Steuerparameterdaten von der CPU 52 zum Steuerspeicher 78 gesendet.

Die Schreibdaten, die an den DE-MUX 140 angelegt werden, sind ein 16-Bit-Datenwort, das die Intensität des aktuellen Pixels beschreibt. Bei der vorliegenden Erfindung gibt es drei Möglichkeiten, die Pixel-Intensität zu bestimmen. Erstens, ein "Raster-Punktbild" bestimmt, daß die geplotteten Pixel eine von zwei Intensitäten haben, entweder "on" mit irgendeiner Intensität oder völlig "off". In diesem Fall ist nur ein binäres Bit für jedes Pixel erforderlich. Deshalb kann bei dieser Wahl jedes von den an den DE-MUX HO gelieferten 16«-Bit-Worten 16 Pixel bestimmen«. Zweitens ein "Raster-Pixelbild" bestimmt, daß jeder Pixel durch 4 Bit repräsentiert wird (eine von 16 möglichen Intensitätsstufen für den geplotteten Pixel). So spezifiziert jedes 16-Bit-Datenwort im Register A 138 vier Pixels. Drittens ein "Saster-Dichtebild" bestimmt, daß jedes geplottete Pixel durch 8 Bit repräsentiert wird (eine von 256 Intensitätsstufen für jedes geplottete Pixel), Bei dieser Möglichkeit spezifiziert jedes 16-Bit-Datenwort im Register A 138 zwei Pixels.

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Bas Ausgangssignal des DE-MUX I40 wird an das Register B 142 und über den Inverter I46 zum i/O-Input der Schwärzungstabelle I44 (GAMMA LOOK-UP TABLE) geliefert. Die Schwärzungstabelle 144 besteht aus einem Speicher mit wahlweisem Zugriff, der 256 8-Bit-Speicherstellen hat. Die Aufgabe der Tabelle I44 ist es, die Intensitätsschwär zungskurve des lichtempfindlichen Filmes 16 zu linearisieren. In Pig. 4 ist eine typische S-förmige Intensitätsschwärzungskurve gezeigt, in der die Filmschwärzung gegen den digitalen Intensitätswert eines 8-Bit digitalen Wortes aufgezeigt ist. Über die Kurve gelegt ist die Iineare Ergebniskurve, die von den aufgezeichneten Daten im Speicher erzeugt wird. So kann die Intensitätsschwärzungstabelle 144 mit den geeigneten Schwärzungewerten programmiert werden, um die Intensitäts-Schwärzungskurve über den Intensitätsbereich und für die ausgewählte Auflösung zu linearisieren.

Das Ausgangssignal von Register B 142 bildet die Adresse für die Intensitäts-Schwärzungstabelle 144« Der von Tabelle ausgeworfene Wert wird an den Eingang des Registers C I48 gelegt. Der im Register C I48 gespeicherte digitale Wert wird an den D/A-Konverter 149 gelegt, um das analoge Spannungssignal VIDEO CONTROL zu erzeugen, das an den akusto-optischen Modulator 30 (siehe Pig. 1) gelegt wird. Das Signal VIDEO CONTROL

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steuert die Intensität des Laserstrahls während es durch den akusto-optischen Modulator 30 geht. In der "bevorzugten Ausführungsform ist es möglich eine von 256 möglichen Intensitätsstufen für den geplotteten Pixel zu erreichen.

Beim Betrieb lädt die CPU 52 die Intensitäts-Schwärzungstabelle 144 und den Steuerspeicher 78 mit den Daten, die nötig sind um die Spiegelfehler auszugleichen und einen Plot mit der gewünschten Auflösung zu erzeugen. Nachdem eine Plotfolge begonnen ist, werden die Schreibdaten von der CPU 52 an die Videodatenübertragungseinheit 46 des Plotters übertragen. In Abhängigkeit vom Pixel-Einstelltaktsignal PIXCLK steuert die Systemsteuereinheit 48 die Videodatenübertragungseinheit 46» i^m die analoge Spannung-VIDEO CONTEOL für den akusto-optischen Modulator 30 zu erzeugen. Dieses Signal moduliert den Laserstrahl, um die Bildpunkte unterschiedlicher Intensität auf dem lichtempfindlichen Film 16 zu erzeugen. Synchron mit der Rotation des Viel-Pacettenapiegels 38 und in Abhängigkeit von den Steuerparametern für die Spiegelfehlerkompensation erzeugt der Taktsteuerschaltkreis 44 die Pixel-Einstelltaktsignale PIXCLK, die die Schreibdaten freigeben, um an den akusto-optischen Modulator 30 angelegt zu werden, und um die Schrittsignale an den Schrittmotor 20 zu liefern, um den Film 16 während jedes Schreibschwenks vorzu-

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U.

schieben. Während jede Facette den modulierten Laserstrahl 11 über die Bildebene 18 schwenkt, gleicht eine flache Feldlinse 36 die nicht lineare Geschwindigkeit des Strahls über die Bildebene aus und richtet den Brennpunkt des modulierten Laserstrahls 11 aus, um ein Pixel zu schreiben, das sowohl von konstanter Größe, als auch beugungsbegrenzt ist.

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Claims

Patentansprüche

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J\j) Hochauflösender Schreiber (Plotter) zum Abbilden von Daten als einzeln lagegesteuerte Lichtpunkte unterschiedlicher Intensität auf einem Aufzeichnungsmedium, mit einer Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtbündels, einem Lichtintensitätsmodulator, der in Abhängigkeit von den Schreibdaten die Intensität des Lichtbündels steuert, einem Filmvorschubmittel aum Positionieren eines lichtempfindlichen Filmes in einer Bildebene, um ihn durch das modulierte Lichtbündel zu belichten, und einem drehbaren Mehr-Facetten-Spiegelsystem zum Bewegen des modulierten Lichtbündels längs einer Linie über die Bildebene des Filmes, wobei jede Facette in eine Schreib-Startposition bezüglich des Filmes gedreht werden kann, in der das Schreiben jeweils einer Linie anfangen kann ,

34/0 β 4 §

BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG, 4030448 (BLZ 20080000) ■ POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200 (BLZ 20010020) TELEGRAMM: SPECHTZIES

dadurch gekennzeichnet , daß er zur Berücksichtigung von Orientierungsfehlern der Facetten von Facette zu Facette (FF) und von Facette zur Achse (FA) ein Stellmittel für den Lichtpunkt aufweist, das in Abhängigkeit von der Drehung des Spiegelsystems (38) gesteuert ist, um die FF- und FA-Fehler auszugleichen, und um ein Punkt-Einstellsignal zu erzeugen, das mit den Daten zusammenwirkt, um die einzeln lagegesteuerten Lichtpunkte unterschiedlicher Intensität zu produzieren.
2. Hochauflösender Schreiber nach Anspruch t , dadurch

gekennzeichnet, daß ein Lichfbundelsteuermittel (36) zwischen dem Spiegelsystem (38) und der Bildebene (18) angeordnet ist, um die Nichtlinearität der Geschwindigkeit des Lichtpunktes beim Überstreichen der Bildebene (18) auszugleichen.
3. Schreiber nach Anspruch 1 und 2 , dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Filmvorschubmittel (15) in der Lage ist, den Film (16) in einer planen Bildebene (18) zu positionieren.
4. Schreiber nach Anspruch 1 bis 3 » dadurch gekennzeichnet, daß das Stellmittel für den Lichtpunkt einen mit dem Drehspiegel (38) verbundenen Geschwindigkeitsmesser (42) zum Erzeugen eines Bezugsignales für jede Spiegeldrehung und eines Taktsignales, dessen Frequenz zur Winkelgeschwindigkeit des Spiegels proportional ist, eine Korrigiereinrichtung, die auf das Bezugsignal und das Taktsignal des Geschwindigkeitsmessers an-

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spricht, um die FF- und FA-Fehler des Spiegelsystems (38) auszugleichen und die genaue Lage der Abtastzeilen einzustellen, und Filmvorschubmittel (20, 22) für den Vorschub des Films (16) über die Bildebene (18) aufweist.
5· Schreiber nach Anspruch 4 » dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsmesser ein optischer Mfferentialkodierer (42) ist, der eine Referenzstellung hat, in der das Bezugsignal erzeugt werden kann.
6. Schreiber nach Anspruch 4 oder 5 » dadurch g e kennzeichnet, daß die Korrigiereinrichtung aufweist einen Frequenzvervielfacher (68, 72, 74)» der auf das Taktsignal anspricht und ein Hochgeschwindigkeits-Taktsignal phasenstarr zum Taktsignal erzeugt, einen Steuerspeicher (78) zum Speichern der Steuerparameter, die die Bildpunktsteilung und die Korrektur der FF- und FA-Fehler des Spiegelsystems (38) bestimmen, ein Facettenzählwerk (62), dessen Inhalt einer Steuer-Speicheradresse entspricht, einen Steuerspeicheradressenzähler (76), der auf den Facettenzählwerkinhalt zurückgreift und die Speicheradresse des Steuerspeichers erzeugt, eine Einrichtung, die auf die Korrekturparameter für den FF-Fehler und den Bildintervall-Steuerparameter anspricht, um die Schreib-Startposition für jede Faeette des Spiegelsystems (38) genau zu lokalisieren bzw. ein Bildpunkt-Lagesignal zu erzeugen,

und eine Einrichtung, die in Abhängigkeit von den Korrekturparametern für den FA-Fehler einen konstanten Zeilenabstand zwischen aufeinanderfolgenden Abtastzeilen erzeugt.
7. Schreiber nach Anspruch 4 his 6 , dadurch ge

kennzeichnet, daß das Filmvorschubmittel aufweist einmSchrittmotor (20), der von der Korrigiereinrichtung gesteuert ist, um den lichtempfindlichen Film (16) schrittweise durch die Bildebene (18) vorzuschieben, und ein spielfreies Untersetzungsgetriebe (22), das den Schrittmotor und das FiImvorschubmittel miteinander verbindet, wobei Schrittmotor und Untersetzungsgetriebe so zusammenwirken, daß der Film (16) in Schritten vorgeschoben wird, die wesentlich kleiner sind als der Zeilenabstand.
8. Schreiber nach Anspruch 1 bis 7 » dadurch g e -

kennzeichnet, daß er außerdem eine optische Fokussiereinheit (32) zum fokussieren und verengen des Lichtbündels, das in den Intensitätsmodulator (JO) eingebracht wird, eine optische Kollimatoreinheit (28), um das aus den Intensitätsmodulator (30) austretende Lichtbündel wieder zu kollimieren, und einen Fokusdehner (24) zum Auffächern des modulierten Lichtbündels, um in der Bildebene (18) eine vorbestimmte Punktgröße zu erzeugen, aufweist.
9. Schreiber nach Anspruch 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (34) für das gebündelte Licht ein Laser ist.
10. Schreiber nach Anspruch 1 bis 9 » dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Intensitatsmodulator (JO) ein akustooptischer Modulator ist.
11. Schreiber nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß das Schreib-Startpositionsmittel aufweist einen Grob-Delayzähler (102), der auf das Taktsignal anspricht, um mit grober Auflösung die Winkelbewegung des Drehspiegels (38) zu messen, und einen Fein-Delayzähler, der auf das Hochgeschwindigkeits-Taktsignal anspricht, um erstens am Ende der Grobmessung mit großer Auflösung die Winkelbewegung des Spie·- gels (38) zu messen, wobei Grob- und Peinzähler ,zusammenwirken, um die Schreib-Startstellung jeder Facette genau zu lokalisieren, und zweitens am Ende eines jeden Punkteinstellungsintervalls ein Punkteinstellsignal zu erzeugen.
12. Schreiber nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Erzeugen des Zeilen- abstandes einen Schrittzähler (98), der auf das Taktsignal anspricht, um eine vorbestimmte Folge und Anzahl von Schrittsignalen an den Stufenmotor (20) zu liefern, wodurch der Film (16)

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während des Überstreichens vorgeschoben wird, und eine Versetzungseinrichtung zum Ablenken des Lichtbündels in eine Richtung, um den Zeilenabstand zu vergrößern oder zu verkleinern, aufweist.
13. Schreiber nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß das Strahlsteuermittel eine plane Feldlinse (36) aufweist.
14. Schreiber nach Anspruch 8 , soweit er von Anspruch 2 abhängt, dadurch gekennzeichnet , daß der Fokusdehner (24) und das Strahlsteuermittel (36) so zusammenwirken, daß sie eine vorbestimmte Punktgröße in der Bildebene erzeugen.
15. Verfahren zum Erzeugen von hochauflösenden, großformatigen Laserpunkt-Bildern aus einzeln lagegesteuerten Bildpunkten unterschiedlicher Intensität auf einem lichtempfindlichen Film, der zur Belichtung in einer planen Bildebene positioniert wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte :

a) Modulation der Intensität einee gebündelten Lichtstrahles gemäß den Schreibdaten.

b) Zuführen des modulierten Lichtbündels zu einem Mehr-Facetten-Spiegelsystem derart, daß jede Facette das modulierte Lichtbündel entlang einer Linie über die Bildebene bewegt, wobei j ede Facette in eine Stellung bezüglich der Bildebene gedreht

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wird, in der das Schreiben einer Bildzeile beginnt, wobei das Spiegelsystem Orientierungsfehler der Facetten untereinander (FF-Fehler) und bezüglich der Achse (FA-Fehler) aufweist.

c) Ausgleichen von Schwankungen sowohl der abgebildeten Punktgröße, als auch der nicht-linearen Bündelgesohwindigkeit während der Bewegung über die Bildebene.

d) Erzeugung eines Signals, das das modulierte Strahlenbündel ablenkt, um den Zeilenabstand zwischen aufelnanderfolgenden Zeilen zu vergrößern oder zu verkleinern.

e) Erzeugung einer vorbestimmten Anzahl und Folge von SchrittSignalen, die den Vorschub des Films über die Bildebene steuern, wobei die Schritte a) und e) zusammenwirken, um die FA-Fehler des Spiegelsystems auszugleichen.

f) Messung der Winkelstellung des Drehspiegels, um

(i) die Schreib-Startstellung jeder Facette zu bestimmen und dadurch die FF-Fehler des Spiegelsystems auszugleichen und

(ii) ein Punkteinstellsignal zu erzeugen, das mit den Daten zusammenwirkt, um die separaten Bildpunkte

verschiedener Intensität zu erzeugen.
16. Verfahren nach Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet , daß der Verfahrensschritt zur Messung

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der Winkelstellung des Drehspiegels folgende Schritte aufweist :

a) Erzeugung eines Taktsignals, dessen Frequenz proportional zur Winkelgeschwindigkeit des Drehspiegels ist , und dessen Zyklusanzahl pro Umdrehung des Spiegelsystems konstant ist.

b) Erzeugung eines Referenzlagesignales für jede Spiegelumdrehung.

c) Vervielfältigung der Frequenz des Taktsignals zur Erzeugung eines Hochgeschwindigkeits-Taktsignales phasenstarr zum Taktsignal und

d) Abzählen einer vorbestimmten Anzahl von Taktsignal- und Hochgeschwindigkeits-Taktsignal-Zyklen in Zuordnung zum Auftreten des Bezugsignales.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e η η ~. zeichnet, daß der Verfahrensschritt zur Einstellung der Schreib-Startstellung jeder Facette die folgenden Schritte enthält :

a) Abzählen der Facetten, wobei jeder Facette eine Kummer zugewiesen wird.

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b) Abzählen einer vorbestimmten Anzahl von Taktsignalzyklen ausgehend von der Schreib-Startstellung der vorausgegangenen Facette, um die Schreib-Startstellung der aktuellen Facette grob einzustellen.

c) Abzählen einer vorbestimmten Anzahl von Hochgeschwindigkeits-Täktsignalzyklen nach Beendigung von Schritt b), um mit großer Genauigkeit die Schreib-Startstellung der aktuellen Facette einzustellen.

d) Sperren der Durchführung von Verfahrensschritt b), wenn die Schreib-Startstellung der letzten Facette eingestellt wurde und

e) Re-Synchronisation der Einstellung der Schreib-Startstellung der ersten Facette bezüglich der Drehung des Spiegels durch Freigabe des Verfahrensschrittes b) beginnend mit dem Zeitpunkt des Auftritts des Bezugsignales anstatt mit dem Start-Schreibsignal der letzten Facette.
18. Verfahren nach Anspruch 15 bis 17 > dadurch g ekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt zur Erzeugung der Schrittsignale so ausgeführt wird, daß die vorbestimmte Anzahl von Schrittsignalen gleichmäßig und durchgehend über das Auslenkwinkelintervall verteilt ist.

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