DE4018507C2 - Laserrasterabtastgerät - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Laserrasterabtastgerät
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der
DE 32 40 617 A1 bekannt ist, und auf ein Verfahren hierzu.
Optische Hochgeschwindigkeits-Abtastsysteme, wie Präzi
sionsplotter, Drucker und dgl., sind in der Technik
bekannt. Diese Geräte sind direkte Abbildungssysteme und
werden zum Herstellen von Leiter- und Druckplatten durch
Rasterabtastung eines Belichtungsstrahls über eine Film
emulsion benutzt, welche in eine photographische Vorlage
für eine Leiter- oder Druckplatte weiterverarbeitet wird.
Ein typisches System, wie es von der Gerber Scientific
Instrument Company, der Anmelderin der vorliegenden Er
findung, vertrieben wird, besteht aus einem Magnetbandgerät,
einer Festplatte, einem interaktiven graphischen Computer
terminal, einem Bildprozessor und einem optischen Tisch
mit einem Abtastgerät. Das System kann weiterhin derartige
optische Einrichtungen, Mediumträger und Elektronik-
Schaltungen enthalten, wie sie notwendig sind, um Daten
von rechnerunterstützten Systemen (CAD) direkt in eine
photographische Vorlage oder um Schriftart-, Graphik- oder
Halbton-Bilder in eine Druckplattenvorlage zu übertragen.
Im Betrieb ist das Direkt-Abbildungssystem so konfiguriert,
daß es auf einer Schreibplatte ein planares Filmsubstrat
aufnimmt, welches auf seiner Oberfläche ein optisch
empfindliches Medium aufweist. Der Rechner liefert Signale
an einen Belichtungsstrahlgenerator, der die Intensität
eines optischen, üblicherweise von einem Laser gelieferten
Belichtungs-Abtaststrahls moduliert, um ausgewählte Teile
des Substrats zu belichten. Typischerweise tastet ein
Referenzstrahl eine Referenzmaske und gleichzeitig mit dem
Belichtungsstrahl einen Detektor ab, wodurch ein Zeit-
Abtastsignal geliefert wird, um die Position des Be
lichtungs- (oder Schreib-)Strahls auf dem Substrat genau
anzuzeigen. Ein Flachbett-Abtastsystem wird manchmal dazu
verwendet, die Strahlen zu fokussieren und das gleichzeitige
Abtasten der Strahlen über einer Referenzmaske bzw. dem
Substrat zu bewerkstelligen. Präzisionsluftlager werden
oftmals dazu benutzt, die Schreibplatte zu führen, wenn
das Substrat abgetastet oder "abgebildet" wird.
In bekannten Laser-Rasterabtastgeräten, bei denen das
optische Ablenkelement ein Viel-Facetten-Spiegel ist, wird
der Spiegel mit einer festen, ausgewählten Geschwindigkeit
gedreht, so daß der Belichtungsstrahl mit einer konstanten
Geschwindigkeit vorwärtsbewegt wird. Es ist jedoch bei
diesen bekannten Systemen möglich, daß die Berechnungsge
schwindigkeit von Pixelsignalen oder "Pixeln" vom Rechner
her geringer wird als die Abbildgeschwindigkeit des
Belichtungsstrahls. Wenn dies auftritt, wird nur ein Teil
der Abtastlinie belichtet.
Aus der DE 32 40 617 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung
von Abbildern bekannt, die in Telefaxgeräten zur Echtzeit
bildverarbeitung verwendet wird. Hierbei ist eine Video-
Anpaßschaltung vorgesehen, deren Bestandteile und
Wirkungsweise angegeben werden, wobei erreicht werden
soll, daß mehrere aufeinanderfolgend angewählte Speicher
zur Bildsignalspeicherung und zur Signalentnahme
eingesetzt werden, wobei mindestens einer der Speicher
nicht abgerufen wird, während die anderen Speicher für das
Einschreiben und Auslesen der Signale verwendet werden.
Die dort gezeigte Schaltung empfängt ein Videosignal und
ein Takt-Zeitsignal, die von einer Bildleseeinheit
übertragen werden und ein Synchronisationssignal von einem
Generator in jeder Druckerschaltung. Die Schaltung besteht
dabei aus einer Vielzahl von Speichern, vorzugsweise 8
Speichern, wobei jeder eine Abtastlinie speichern kann.
Das Auslesen der Signale erfolgt aus dem Speicher, der am
weitesten von dem Speicher entfernt ist, der die Daten
empfängt. Das gleichzeitige Schreiben und Lesen aus einem
Speicher kann durch die Verwendung von Oszillatoren
vermieden werden, die eine maximale Differenz der
Schwingungsfrequenz von 0,06% haben. Die Schaltung kann
Fälle, bei denen die Frequenzdifferenz schadensbedingt den
Wert von 0,06% übersteigt, durch eine zeitweilige Unter
brechung der Funktion des speicherselektiven Gegenstrom
kreises versorgen. Dasselbe Videosignal (Abtastlinie) wird
über den unteren Frequenzselektor wiederholt und an den
Drucker oder einen Pufferspeicher über den höheren
Frequenzselektor abgegeben.
Bei dem Gerät nach der JP 63-18765 A wird eine ganz
spezielle Ausgestaltung vorgeschlagen. Hierbei ist
vorgesehen, daß das Vorschubsignal FS an den Transport
motor 31 übertragen wird, um den Bildträger nur dann
vorwärts zu bewegen, wenn eine vollständige Zeile von
Druckdaten VD verfügbar ist und an den AOM übetragen wird.
Das System hält somit den Transportmotor immer an, wenn
eine Zeile von Druckdaten nicht verfügbar ist, und
startet den Motor erst dann, wenn eine vollständige
Datenzeile vorhanden ist. Das wiederholte Anhalten und
Starten des Motors (oder der Platte) kann zu zusätzlichem
Verschleiß der Vorrichtung und einer Verschlechterung der
Druckqualität führen.
Es wäre vorteilhaft, ein Laser-Rasterabtastgerät zur
Verfügung zu haben, welches nicht annehmbare Unterschiede
zwischen der Geschwindigkeit, mit der der Rechner Signale
zum Modulieren des Belichtungsstrahls erzeugt, und der
System-Abtast- bzw. -Abbildgeschwindigkeit automatisch
kompensiert. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit
einem derartigen System.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung mit einem
Laser-Abtastsystem zu schaffen, die eine Kompensation der
Differenzen zwischen der Geschwindigkeit der Pixelsignal
erzeugung und der Geschwindigkeit, mit der diese Pixel
signale auf ein Substrat aufgeprägt werden können,
ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angege
bene Vorrichtung und durch das in Patentanspruch 6 ange
gebene Verfahren gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er
findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist ein Laser-
Rasterabtastgerät einen adressierbaren Belichtungs
strahl-Generator mit einem Modulator und einem Viel-Fa
cetten-Spiegel mit einer Vielzahl von reflektierenden
Facetten auf, der sich mit einer ausgewählten Geschwin
digkeit dreht. Das Abtastgerät bewegt wiederholend ei
nen modulierten Belichtungsstrahl über eine Abtastlinie
auf einem Substrat. Eine Schreibplatte nimmt das Sub
strat auf und bewegt es mit einer vorgewählten Geschwin
digkeit in einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung.
Eine Steuerung umfaßt einen Rechner zum Empfang von Ein
gangsdatensignalen und zum Erzeugen von Belichtungssi
gnalen aus diesen. Die Belichtungssignale werden in se
quentiellen Speicheranordnungen gruppiert, von denen je
de einer der gewählten Abtastlinien zugeordnet ist. Der
Rechner erzeugt weiterhin Signale zum Vorwärtsbewegen
der Schreibplatte mit einer vorgewählten Geschwindig
keit von einer gegenwärtigen Position entsprechend der
gegenwärtigen Abtastung zu folgenden Positionen entspre
chend folgenden Abtastlinien. Jede der Belichtungs
strahlanordnungen entspricht einem modulierten Belich
tungsstrahl, der auf eine der reflektierenden Spiegelfa
cetten fällt, wenn der Spiegel aus einer ersten in eine
zweite Position dreht, entsprechend jeweils dem Anfang
und dem Ende einer Abtastlinie. Ein dem Belichtungs
strahlgenerator zugeordneter Puffer speichert eine Be
lichtungsstrahlanordnung entsprechend der nächsten zu
schreibenden bzw. abzubildenden Abtastlinie. Ein Sensor
bestimmt, ob alle dieser nächsten Abtastlinie zugeordne
ten Pixel in den Puffer geladen worden sind. Ein
Rechner bestimmt rekursiv, wann die gegenwärtige Spie
gelfacette in der ersten Position ist. Falls zu dieser
Zeit der Sensor anzeigt, daß die Ladung des Signalpuf
fers unvollständig ist, werden Steuersignale vom
Rechner abgegeben, wodurch die Abgabe der gepufferten
Signale an den Belichtungsstrahlgenerator angehalten
wird und die Bewegung der Schreibplatte entsprechend ge
ändert wird.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Er
findung weist ein Laser-Rasterabtastgerät einen adres
sierbaren Belichtungsstrahlgenerator mit einem Modula
tor und einem Viel-Facettenspiegel mit einer Vielzahl
von reflektierenden Facetten auf, der sich mit einer
ausgewählten Geschwindigkeit dreht. Das Abtastgerät be
wegt einen modulierten Belichtungsstrahl über eine Ab
tastlinie auf einem Substrat. Eine Schreibplatte nimmt
das Substrat auf und bewegt es mit einer vorgewählten
Geschwindigkeit in einer Richtung senkrecht zur Ab
tastrichtung. Eine Steuerung umfaßt einen Rechner zum
Empfang von Eingangsdatensignalen und zum Erzeugen von
Belichtungssignalen aus diesen. Die Belichtungssignale
werden in sequentiellen Speicheranordnungen gruppiert,
von denen jede einer der gewählten Abtastlinien zugeord
net ist. Der Rechner erzeugt weiterhin Signale zum
gleichförmigen Vorwärtsbewegen der Schreibplatte mit ei
ner vorgewählten Geschwindigkeit von einer gegenwärti
gen Position entsprechend der gegenwärtigen Abtastlinie
zu folgenden Positionen entsprechend folgenden Abtastli
nien. Jede der Belichtungsstrahlanordnungen entspricht
einem modulierten Belichtungsstrahl, der auf eine der
reflektierenden Spiegelfacetten fällt, wenn der Spiegel
aus einer ersten in eine zweite Position dreht, entspre
chend jeweils dem Anfang und dem Ende einer Abtastli
nie. Ein dem Belichtungsstrahlgenerator zugeordneter er
ster Puffer speichert eine Belichtungsstrahlanordnung
entsprechend der nächsten zu schreibenden Abtastlinie.
Ein erster Sensor bestimmt, ob alle dieser nächsten Ab
tastlinie zugeordneten Pixel im ersten Puffer vorlie
gen. Ein dem Rechner zugeordneter zweiter Puffer ist vor
gesehen, um eine Anzahl von Belichtungssignalanordnun
gen vor Abgabe an den Belichtungsstrahlgenerator zu
speichern. Ein zweiter Sensor bestimmt die Anzahl der
Belichtungsstrahlanordnungen im zweiten Puffer, welche
zum Abbilden im Puffer bereit sind. Falls die Anzahl
von im zweiten Puffer gespeicherten Belichtungsstrahlan
ordnungen einem vorgewählten Wert entspricht, werden
vom Rechner Steuersignale zum Ändern der Geschwindig
keit der Abgabe der Belichtungsstrahlanordnungen an den
Belichtungsstrahlgenerator-Puffer und Signale zum ent
sprechenden Ändern der Bewegung der Schreibplatte abge
geben. Der Rechner bestimmt rekursiv, wann die gegenwär
tige Spiegelfacette in der ersten Position ist. Falls
der erste Sensor anzeigt, daß der erste Puffers nicht
alle Belichtungssignale für die nächste Abtastlinie ent
hält, werden Steuersignale vom Rechner abgegeben, wo
durch die Abgabe der ersten gepufferten Signale an den
Belichtungsstrahlgenerator angehalten wird und die Bewe
gung der Schreibplatte angepaßt wird.
Fig. 1 ist eine vereinfachte Schemadarstellung eines La
ser-Abtastgeräts zum asynchronen Abbilden unter Über
springen von Linien.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen im Abtastgerät
nach Fig. 1 verwendeten Belichtungsstrahlgenerator.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Steuerung
nach Fig. 1.
Fig. 4 ist eine Darstellung, die schematisch einen von
der Steuerung nach Fig. 3 benutzten Algorithmus zeigt.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer alterna
tiven Steuerung zu der nach Fig. 3.
Fig. 6 ist eine Darstellung, die schematisch einen von
der Steuerung nach Fig. 5 benutzten Algorithmus zeigt.
In Fig. 1 ist schematisch eine Darstellung eines Laser-
Rasterabtastgeräts 10 entsprechend der vorliegenden Er
findung gezeigt. Das Abtastgerät weist einen Belich
tungsstrahlgenerator 12 auf, der im folgenden unter Be
zug auf Fig. 2 näher beschrieben wird. Der Generator 12
gibt selektiv einen Belichtungsstrahl 14 auf eine photo
empfindliche Oberfläche auf einem Träger oder Substrat
16 ab, das auf einem Vorschubelement wie z. B. einer be
wegbaren Schreibplatte 18 positioniert ist.
Sowohl die Schreibplatte als auch der Generator 12 emp
fangen Signale von einer Steuerung 20. Wie im folgenden
unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben wird, empfängt die
Steuerung Signale von einem Dateneingabegerät 22 und er
zeugt daraus Pixelsignale zum entsprechenden Modulieren
des Belichtungsstrahls. Wie oben erwähnt, ist es mög
lich, daß die Geschwindigkeit, mit der die Steuerung Pi
xel- oder Modulationssignale (entsprechend einzelnen Pi
xeln im abtastenden Belichtungsstrahl) erzeugt, auf ei
nen Wert unterhalb der Abtast- oder "Abbild"-Geschwin
digkeit abnimmt, d. h. die Geschwindigkeit, mit der der
Belichtungsstrahl über eine einzelne Abtastlinie bewegt
wird. Weiterhin ist es möglich, daß die Datengeschwin
digkeit der Steuerung auf einen derartigen Wert ab
nimmt, daß die Geschwindigkeit, mit der die Schreibplat
te von Abtastlinie zu Abtastlinie bewegt oder geschal
tet wird, im Vergleich zur Datengeschwindigkeit der
Steuerung zu groß wird. Die vorliegende Erfindung ist
durch eine Steuerung und eine Abbildvorrichtung gekenn
zeichnet, die die mögliche Differenz zwischen diesen Da
tengeschwindigkeiten kompensieren.
In Fig. 2 ist eine vereinfachte Darstellung des Belich
tungsstrahlgenerators 12 nach Fig. 1 gezeigt. In einem
Gehäuse 24 ist eine Lichtquelle 26 untergebracht, vor
zugsweise ein 3 mW-Cyonics-Argonlaser, der einen Strahl
28 liefert, welcher von einem ersten Drehspiegel 30
empfangen wird und danach einer Strahlformoptik 32 zuge
führt wird. Die Strahlformoptik ist von konventioneller
Art und kann z. B. eine Bandbreitenlinse, eine negative
Linse, ein Loch und eine Umwandlerlinsenanordnung auf
weisen, wie im besonderen Anwendungsfall gefordert.
Der geformte Strahl wird von einem ersten Strahlteiler
34 empfangen, der einen Referenzstrahl 36 abspaltet.
Der Strahl 28 wird einem konventionellen akusto-opti
schen Modulator 38 zugeführt, der die Intensität des
Strahls entsprechend den auf Leitung 40 von der Steuerung
20 empfangenen Pixelsignalen moduliert. Dem Modulator
38 ist ein Puffer 39 zugeordnet, der die Pixelsignale
vor Abgabe an den Modulator speichert. Der Puffer 39
ist in Fig. 2 schematisch gezeigt und umfaßt einen Li
nienpuffer (oder mehrere Linienpuffer) bekannter Art
zum Empfangen der Anordnung von Pixelsignalen entspre
chend der nächsten Abtastlinie. In ähnlicher Weise wird
der Referenzstrahl von einem zweiten Drehspiegel 44 ge
dreht und wird einer Referenzstrahl-Formoptik 46 zuge
führt, welche typischerweise Linsen und andere optische
Bauteile aufweist, ähnlich zu der oben erwähnten Strahl
Formoptik. Der Referenzstrahl läuft durch eine Öffnung
in der Wand 48, während der Strahl 28 durch die Öffnung
50 läuft. Der Referenzstrahl wird von einem Drehspiegel
52 empfangen und einem Strahl-Kombinator 54 zugeführt.
Der Strahl-Kombinator 54 empfängt auch den Strahl 28
und führt den kombinierten Strahl der Sammellinse 56 in
der Prismenanordnung 58 zu.
Der kombinierte Strahl wird von einer optischen Anord
nung 60 empfangen, die einen aus einer Vielzahl von
Spiegelfacetten 64 bestehenden Polygonspiegel 62 auf
weist, der um eine Achse 66 entsprechend den von der
Steuerung auf Leitung 68 empfangenen Signalen gedreht
wird. Der Referenzstrahl 36 und ein Belichtungsstrahl
69 werden von einer konventionellen F-Theta-Linse 70
empfangen. Der Belichtungsstrahl wird schließlich von
einem Faltspiegel 72 empfangen und der Schreibplatte au
ßerhalb der Ebene des Abtastgeräts zugeführt. Der Refe
renzstrahl wird gleichzeitig einer Referenzmaske 74 zu
geführt und letztlich von einer Photoempfänger-Anord
nung 76 empfangen. Die Photoempfänger-Anordnung liefert
ein Signal entsprechend dem empfangenen Referenzstrahl
auf Leitung 78 zwecks Steuerung des Zeitverhaltens und
somit der Modulation der Abtaststrahlen an die Steue
rung. Diese weist derartige Prozessor- und Speicherele
mente auf, wie sie für die Ausführung der hier beschrie
benen Funktionen notwendig sind.
Fig. 3 ist eine vereinfachte Darstellung der Steuerung
20 für das Laser-Abtastgerät nach Fig. 1. Die Steuerung
empfängt Signale vom Dateneingabegerät 22 und berechnet
mittels des Rechners 80 die auf Leitung 82 dem akusto-
optischen Modulatorpuffer 39 (Fig. 2) zuzuführenden Pi
xelsignale, wobei der Puffer 39 Teil des Belichtungs
strahlgenerators 12 ist. Diese Pixelsignale werden in
Anordnungen gruppiert, wobei jede Anordnung einer ein
zelnen Abtastlinie entspricht.
Wie oben angemerkt, ist die Datengeschwindigkeit der
Steuerung variabel, zum Teil abhängig von dem Informa
tionsinhalt der Dateneingabesignale. Die höchste der
Steuerung zugeordnete Datengeschwindigkeit tritt bei Da
ten geringer Komplexität auf, welche gleich der maxima
len Geschwindigkeit des Belichtungsstrahlgenerators
sein kann. Die kleinste Datengeschwindigkeit tritt auf,
wenn eine Anordnung von Datensignalen einer Abtastlinie
Signale umfaßt, deren Wert zwischen einer logischen "1"
oder "0." wechselt.
Die Datengeschwindigkeit des Belichtungsstrahlgenera
tors in der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine Funk
tion einer festen Drehzahl des Viel-Facettenspiegels,
ebenso wie die Geschwindigkeit, mit der die Signale im
Puffer 39 empfangen werden. Der Fachmann wird feststel
len, daß die Geschwindigkeit, mit der die Daten den Puf
fer 39 verlassen, der Geschwindigkeit entsprechen muß,
mit der der Belichtungsstrahl sich über eine Abtastli
nie bewegt (z. B. die Abtast- oder Abbildgeschwindig
keit). Daher wird die maximale Datengeschwindigkeit des
Belichtungsstrahlgenerators so gewählt, daß sie größer
ist als die Datengeschwindigkeit der Steuerung. In ande
ren Worten, die Geschwindigkeit zugeführter Daten kann
niemals größer sein als die maximale Geschwindigkeit im
Verbrauch, so daß Daten nicht verloren gehen können. Ty
pischerweise hat der Belichtungsstrahlgenerator eine ma
ximale Datengeschwindigkeit (oder Geschwindigkeit, mit
der Pixelsignale verbraucht werden) von 33 Millionen Pi
xel pro Sekunde.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Kompensation für
die Fälle, in denen die Datengeschwindigkeit des Rech
ners hinter der des Belichtungsgenerators zurückbleibt,
und ist gekennzeichnet durch einen dem Modulator zuge
ordneten Sensor 84, der in bekannter Weise bestimmt, ob
der Puffer 39 alle die der nächsten Abtastlinie zugeord
neten Pixelsignale empfangen hat. Der Rechner 20 emp
fängt auch Signale auf der Leitung 87 von einem Sensor
86, der die Position der Spiegelfacetten-Drehung be
stimmt. Falls zum Zeitpunkt, daß der Spiegel in einer
Position entsprechend dem Anfang einer Abtastlinie und
bereit zum Belichten des Substrats mit der nächsten Ab
tastung ist, nicht alle der entsprechenden Pixelsignale
für diese Anordnung im Puffer empfangen worden sind,
wird der Rechner die Abgabe derselben an den akusto-
optischen Modulator und des Belichtungsstrahls an die
gegenwärtige Spiegelfacette unterbrechen, wodurch diese
Facette übersprungen wird. Diese Entscheidung wird re
kursiv nacheinander für jede Spiegelfacette getroffen,
falls die Diskrepanz zwischen den Werten der Datenge
schwindigkeiten so bedeutsam ist, daß eine unvollständi
ge Signalanordnung im Puffer 39 entsteht.
Weiterhin muß die Steuerung die Bewegung der Schreib
platte in Übereinstimmung mit der obigen Entscheidung
über die Abgabe von Pixelsignalen ändern.
Da die Schreibplatte
kontinuierlich bewegt wird, paßt die Steuerung
auch die Geschwindigkeit der Schreibplatte entsprechend
der gewünschten Datengeschwindigkeit an. Das Laser-Ab
tastgerät würde in diesem Fall auch einen Generator be
kannten Typs, wie im folgenden beschrieben, zur opti
schen Verschiebung des Belichtungsstrahls durch einen
Betrag entsprechend der Änderung der Schreibplattenge
schwindigkeit aufweisen.
Die Funktionsweise der Steuerung kann anhand des Fluß
diagramms in Fig. 4 beschrieben werden. Am Anfang bei
"A" bestimmt die Steuerung 20 die Position des Drehspie
gels (Block 89). Wenn der Spiegel sich so gedreht hat,
daß die gegenwärtige Facette in einer ersten Position
ist, entsprechend dem Anfang der nächsten Abtastlinie,
fragt die Steuerung 20 den Puffer 39 ab, um festzustel
len, ob alle Pixelsignale für die nächste Abtastlinie
empfangen worden sind (Block 90). Falls alle Signale im
Puffer 39 vorliegen, aktiviert die Steuerung den Modula
tor (Block 91), schreibt die Abtastlinie und schaltet
die Schreibplatte (Block 92) weiter. Falls der Puffer
39 nicht alle Pixelsignale enthält, wird die gegenwärti
ge Facette übersprungen (Block 93).
In Fig. 5 ist schematisch eine bevorzugte Steuerung 94
gezeigt, die im wesentlichen der Steuerung 20 ent
spricht, die jedoch durch einen Puffer 96 bekannten
Typs gekennzeichnet ist, der etwa 500 bis 1000 Anordnun
gen von Abtastliniensignalen vor Weitergabe an den Modu
latorpuffers 39 speichert. Die Steuerung empfängt über
Leitung 98 auch Signale, die die Spiegelposition am Sen
sor 99 und den Inhalt des Modulatorpuffers (Leitung
100) vom Puffersensor 84 anzeigen. Der Rechner 102 er
zeugt anfangs Anordnungen von Abtastliniensignalen ent
sprechend den Dateneingabesignalen in einer Weise, wie
sie oben unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde.
Der Puffer 39 umfaßt vorzugsweise drei sequentiell
adressierte, kreisförmige Pufferelemente für die Abtast
liniendaten, die zum Lesen oder Schreiben geeignet
sind. Zu jeder gegebenen Zeit empfängt das erste Puffer
element eine Pixelsignalanordnung, im zweiten sind Pi
xelsignalanordnungen gespeichert, während das dritte ei
ne Pixelsignalanordnung an den Modulator mit der Belich
tungsdatengeschwindigkeit abgibt. Der Puffer 39 emp
fängt Daten vom Anordnungspuffer 96 mit einer vorgewähl
ten Datengeschwindigkeit, welche als Puffer-zu-Puffer-
Übertragungsgeschwindigkeit bezeichnet wird. Der bevor
zugte Puffer 96 ist in sechzehn kreisförmig nacheinan
der aufgerufene Bänder mit 32 Anordnungen pro Band auf
geteilt. Die Steuerung bestimmt die Differenz der Adres
sen zwischen dem gegenwärtigen geschriebenen Band und
dem abgelesenen Band, um somit die Anzahl der gespei
cherten Datenanordnungen zu bestimmen, und steuert der
art die Puffer-zu-Puffer-Übertragungsgeschwindigkeit.
Die Funktionsweise der bevorzugten Steuerung kann an
hand von Fig. 4 und 6 verstanden werden. Die Entschei
dung zum Abbilden oder Abtasten der nächsten Abtastli
nie oder zum Überspringen der gegenwärtigen Facette ba
siert in der bevorzugten Ausführungsform auf den glei
chen Kriterien wie in der Ausführungsform nach Fig. 3.
Das heißt, ob alle Signale für die nächste Abtastlinie
im Belichtungstrahlgenerator-Puffer 39 beim Beginn der
gegenwärtigen Facette vorliegen oder nicht. Die bevor
zugte Steuerung umfaßt dagegen auch noch einen Sensor
104, der die Anzahl im Puffer 96 gespeicherter Signalan
ordnungen bestimmt und danach die Puffer-zu-Puffer-Über
tragungsgeschwindigkeit einstellt. Diese Übertragungsge
schwindigkeit wird variiert, um die variierende Pixeler
zeugungsgeschwindigkeit der Steuerung zu kompensieren.
Die variable Übertragungsgeschwindigkeit erlaubt
schließlich die Variierbarkeit der Abtast- bzw. Abbild
geschwindigkeit, welche die Gesamtgeschwindigkeit ist,
mit der der Belichtungsstrahlgenerator Pixelsignale ver
braucht und Daten auf das Substrat abdruckt.
Wie oben angemerkt, wird die Obergrenze der Geschwindig
keit, mit der der Belichtungsstrahlgenerator Daten auf
das Substrat abdruckt (die Pixel-Verbrauchs- bzw. -Ab
bildgeschwindigkeit) durch die Drehzahl des Drehspie
gels bestimmt, und ist daher für eine einzelne Abtastli
nie an einem Maximalwert fest. Vorzugsweise wird die Va
riierbarkeit der Abbildgeschwindigkeit als Ergebnis der
übersprungenen Spiegelfacetten und somit möglicher von
der Änderung der Puffer-zu-Puffer-Übertragungsgeschwin
digkeit bewirkter Abtastlinien erzielt. Die Anzahl der
zu überspringenden Facetten ist dann automatisch von der
Übertragungsgeschwindigkeit abhängig.
Falls zum Beispiel die Datengeschwindigkeit der Steue
rung sich von einem Anfangswert (Block 106, Fig. 6) ab
verlangsamt hat, beginnt die Anzahl der gespeicherten
Anordnungen abzunehmen. Der Sensor 104 mißt die Anzahl
der gepufferten Datenanordnungen und stellt die Übertra
gungsgeschwindigkeit entsprechend nach unten ein (Block
108). Eine Abnahme der Übertragungsgeschwindigkeit re
sultiert in den Fällen, in denen der Modulatorpuffer 39
nicht alle Signale entsprechend der nächsten Abtastli
nie aufweist, wenn die nächste Facette in der Position
zum Schreiben von Daten ist, und damit wird eine be
stimmte Anzahl von Facetten übersprungen. Die Steuerung
muß auch die Geschwindigkeit der Schreibplatte einstel
len (Block 110). In Fig. 6 stellen die Blöcke 112-114
die Tätigkeiten der Steuerung dar, wenn die Anzahl ge
pufferter Anordnungen oberhalb der gewählten Anzahl
ist. Alternativ kann die Anzahl gepufferter Signalanord
nungen auch durch Auswahl der Anzahl von Facetten einge
stellt werden, die übersprungen werden, um in etwa die
Pixelsignalerzeugungsgeschwindigkeit des Rechners zu er
reichen und dadurch eine vorgewählte Anzahl von Signal
anordnungen im Steuerungspuffer aufrechtzuerhalten.
Für die bevorzugte Steuerung ist die maximale Abbildge
schwindigkeit auf 33 Millionen Pixel pro Sekunde (Mp/s)
eingestellt. Falls die Geschwindigkeit der Steuerung
für die Pixelsignalerzeugung (Datengeschwindigkeit der
Steuerung) auf die Hälfte dieses Werts abfallen sollte
(16,5 Mp/s), erzeugt die Steuerung Signale, um sowohl
die Geschwindigkeit der Datenübertragung als auch der
Schreibplatte auf die Hälfte zu reduzieren. In ähnli
cher Weise stellt der Rechner die Geschwindigkeit der
Schreibplatte in Inkrementen von einem Achtel des vol
len Werts im Verhältnis zur Anzahl der angefertigten Si
gnalanordnungen im Puffer ein, so daß das Abbilden an
vollen Acht/Achteln, Sieben/Achteln, Sechs/Achteln,
Fünf/Achteln, Vier/Achteln, Drei/Achteln, Zwei/Achteln
oder Einem/Achtel stattfindet. Natürlich erlaubt das Ab
bilden bei langsamerer Geschwindigkeit mehr Zeit für
die Pixelsignalerzeugung durch den Rechner, welcher da
zu tendiert, das Niveau der verfügbaren Signalanordnun
gen zu erhöhen.
Die Bewegung der Schreibplatte ist kontinu
ierlich variabel, wie oben beschrieben. Die Steuerung
der Geschwindigkeit in der "schnellen" Abtastrichtung
(d. h. entlang der Abtastlinie) kann jedoch nicht so
leicht erreicht werden, da die Bewegung des Spiegels
kontinuierlich und glatt ist. Wie oben angemerkt, hängt
die Geschwindigkeit der Schreibplatte von der Anzahl
von Signalanordnungen im Puffer ab. Die Geschwindigkeit
der Signalabgabe an den Belichtungsstrahlgenerator wird
abhängig gestaltet von der Anzahl von Signalanordnungen
im Datenpuffer und an die Geschwindigkeit der Platte an
gepaßt. Es ist dann sofort einleuchtend, da die Datenge
schwindigkeit des Rechners geringer (oder gleich) ist
als die Maximalgeschwindigkeit des Pixelsignalver
brauchs, daß es Fälle gibt, in denen die Anzahl gepuf
ferter Signalanordnungen unannehmbar klein ist durch
die Zeit, in der sich eine Spiegelfacette in der ersten
Position entsprechend dem Anfang der gegenwärtigen Ab
tastlinie befindet. In diesem Fall wird diese Spiegelfa
cette in der oben beschriebenen Weise übersprungen. Die
se "Überspring"-Entscheidung findet rekursiv an der er
sten Position jeder Facette statt, vorzugsweise nur da
von abhängig, ob eine vollständige Signalanordnung im
Modulatorpuffer vorliegt, oder alternativ z. B. von der
Anzahl der Signalanordnungen im Steuerungspuffer abhän
gig.
Wie oben beschrieben, ist die Bewegung der Schreibplat
te kontinuierlich va
riabel und muß gesteuert werden, um die durchschnittli
che Geschwindigkeit der Datenberechnung aufzunehmen. Da
her wird ein Abtastlinienfehler in der Position der
Schreibplatte eingegeben, wenn eine Facette übersprun
gen wird, so daß der tatsächliche Ort einer Abtastlinie
abweichend von der gewünschten Position ist. Eine Steue
rung gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Posi
tion der Abtastlinie in bekannter Weise durch auf Lei
tung 116 von einem optischen Ablenkmechanismus 118 emp
fangene Signale und liefert dorthin Signale zum geeigne
ten Verschieben des Belichtungsstrahls in Richtung der
Plattenbewegung, um diesen Fehler zu beseitigen (Block
120, Fig. 6). Der optische Ablenkmechanismus kann von
bekanntem Aufbau sein. Auch ist es normalerweise ausrei
chend, daß Signale entsprechend allen "0′s" und "1′s"
bei Überspringen einer Abtastlinie für diese zum Modula
tor gesendet werden, wie es für die Polarität des Medi
ums geeignet ist.
Claims (10)
1. Laserrasterabtastgerät (10) mit einem Berechnungselement
(80, 102) für die Erzeugung sequentieller Anordnungen
von Belichtungssignalen, wobei jede Anordnung einer
Abtastlinie entspricht, einer kontinuierlich beweglichen
Schreibplatte (18) für die Bewegung eines Substrats
(16), einem mit dem Berechnungselement (80, 102) ver
bundenen Belichtungsstrahlgenerator (12), einem Dreh
spiegel (62) und einem Modulator (38) für die Modulation
eines Belichtungsstrahls, der in Übereinstimmung mit
den Belichtungssignalen auf den Spiegel (62) übertragen
wird, und die Bewegung des modulierten Belichtungs
strahls durch eine Abtastlinie auf dem Substrat (16)
durch Drehung des Spiegels (62), und mit einem Positions
detektor (86, 99) für die Übertragung von Positions
signalen, die die Drehposition des Spiegels (62) an
zeigen, an das Berechnungselement,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Berechnungselement (80, 102) die Übertragung der nächsten Signalanordnung an den Modulator (38) nicht ermöglicht, wenn die Anzahl der Belichtungs signale geringer als ein vorbestimmter Wert ist, und
daß Mittel (80, 102) für die Einstellung der Ge schwindigkeit der Schreibplatte (18) auf der Grundlage der Anzahl der Belichtungssignale in dem zumindest einen Puffer (39, 96) und Mittel (80, 102) für das Verschieben des Belichtungsstrahls in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung der Schreibplatte (18), um Abweichungen der Geschwindigkeit der Schreibplatte (18) auszugleichen, vorgesehen sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Berechnungselement (80, 102) die Übertragung der nächsten Signalanordnung an den Modulator (38) nicht ermöglicht, wenn die Anzahl der Belichtungs signale geringer als ein vorbestimmter Wert ist, und
daß Mittel (80, 102) für die Einstellung der Ge schwindigkeit der Schreibplatte (18) auf der Grundlage der Anzahl der Belichtungssignale in dem zumindest einen Puffer (39, 96) und Mittel (80, 102) für das Verschieben des Belichtungsstrahls in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung der Schreibplatte (18), um Abweichungen der Geschwindigkeit der Schreibplatte (18) auszugleichen, vorgesehen sind.
2. Laserrasterabtastgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Puffer (39, 96) zwischen dem Be
rechnungselement (80, 102) und dem Modulator (38) ange
ordnet ist, um eine Vielzahl von sequentiellen Be
lichtungssignalanordnungen zu empfangen und zu speichern
und die Signalanordnungen sequentiell an den Modulator
(38) zu übertragen, und zumindest ein Sensor (84, 104)
mit dem zumindest einen Puffer (39, 96) verbunden ist,
um Signale, die die Anzahl der Belichtungssignale in
dem zumindest einen Puffer (39, 96) anzeigen, an das
Berechnungselement (80, 102) zu übertragen, vorgesehen
ist, und daß das Berechnungselement (80, 102) auf der
Grundlage der Signale des Positionsdetektors (86, 99)
die Drehposition des Spiegels (62) und auf der Grund
lage der Sensorsignale die Anzahl der Belichtungssignale
in dem zumindest einen Puffer (39, 96) rekursiv bestimmt.
3. Laserrasterabtastgerät nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch Mittel (80, 102) für die Messung
des Verschiebungsfehlers des Belichtungsstrahls, der
als der Unterschied zwischen einer tatsächlichen
Position des Belichtungsstrahls auf dem Substrat und
einer entsprechenden befohlenen Position des
Belichtungsstrahls definiert ist, und daß der
Belichtungsstrahl in einem ausgewählten Maße verschoben
wird, um den Verschiebungsfehler des Belichtungsstrahls
auszugleichen.
4. Laserrasterabtastgerät nach einem der Ansprüche 1 bis
3, gekennzeichnet durch einen ersten Puffer (96) für
den Empfang und die Speicherung einer Vielzahl von
Signalanordnungen vom Berechnungselement (80, 102),
einen zweiten Puffer (39), der zwischen dem ersten
Puffer (96) und dem Modulator (38) angeordnet ist, um
Signalanordnungen vom ersten Puffer (96) mit einer
Puffer-zu-Puffer-Datenübertragungsgeschwindigkeit zu
empfangen, einen ersten Sensor (104) für die Erzeugung
von Signalen, die die Anzahl der vom ersten Puffer (96)
gespeicherten Signalanordnungen anzeigen, und einen
zweiten Sensor (84) für die Erzeugung von Signalen, die
die Anzahl der Signale zumindest einer nächsten Signal
anordnung im zweiten Puffer (39) anzeigen, und daß das
Berechnungselement (80, 102) auf die Signale des ersten
und zweiten Sensors (104, 84) und die Signale des
Positionsdetektors (86, 99) für die Einstellung der
Puffer-zu-Puffer-Datenübertragungsgeschwindigkeit auf
der Grundlage der Anzahl der Signalanordnungen im
ersten Puffer (96) reagiert.
5. Laserrasterabtastgerät nach einem der Ansprüche 1 bis
4, gekennzeichnet durch Mittel (80, 102) für die
Auswahl einer Anzahl von zu überspringenden
Spiegelfacetten (64) auf der Grundlage der Anzahl der
gespeicherten Signalanordnungen in dem zumindest einem
Puffer (39, 96).
6. Verfahren zum Rasterabtasten eines Laserstrahls quer zu
einem Substrat (16) auf einer sich kontinuierlich be
wegenden Schreibplatte (18) mit den Schritten des Er
zeugens sequentieller Anordnungen von Belichtungs
signalen, wobei jede Anordnung einer entsprechenden
Abtastlinie entspricht, des Übertragens eines Belich
tungsstrahls auf einen Drehspiegel (62) und Modulierens
des auf den Spiegel (62) übertragenen Belichtungs
strahls mit einem Modulator (38) in Übereinstimmung mit
den Belichtungssignalen und des Bewegens des modulierten
Belichtungsstrahls quer zu einer Abtastlinie auf dem
Substrat (16) durch Drehung des Spiegels (62), gekenn
zeichnet durch
das Nichtermöglichen der Übertragung der nächsten Signalanordnung an den Modulator (38), wenn die Anzahl der Belichtungssignale geringer als ein vorbestimmter Wert ist,
das Einstellen der Geschwindigkeit der Schreib platte (18) auf der Grundlage der Anzahl der Belich tungssignale, die für die Übertragung an den Modulator (38) zur Verfügung stehen, und
das Verschieben des Belichtungsstrahls in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung der Schreib platte (18), um Abweichungen der Geschwindigkeit der Schreibplatte (18) auszugleichen.
das Nichtermöglichen der Übertragung der nächsten Signalanordnung an den Modulator (38), wenn die Anzahl der Belichtungssignale geringer als ein vorbestimmter Wert ist,
das Einstellen der Geschwindigkeit der Schreib platte (18) auf der Grundlage der Anzahl der Belich tungssignale, die für die Übertragung an den Modulator (38) zur Verfügung stehen, und
das Verschieben des Belichtungsstrahls in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung der Schreib platte (18), um Abweichungen der Geschwindigkeit der Schreibplatte (18) auszugleichen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den
Empfang und die Speicherung einer Vielzahl von
sequentiellen Belichtungssignalanordnungen in zumindest
einem Puffer (39, 96), der zwischen dem
Berechnungselement (80, 102) und dem Modulator (38)
angeordnet ist, und die sequentielle Übertragung der
Signalanordnungen an den Modulator (38), die
Übertragung von Signalen an das Berechnungselement (80,
102), die die Anzahl der Belichtungssignale in dem
zumindest einem Puffer (39, 96) mit einem Sensor (84,
104), der mit dem zumindest einem Puffer (39, 96)
verbunden ist, anzeigen, und die rekursive Bestimmung
der Drehposition des Spiegels (62) und der Anzahl der
Belichtungssignale in dem zumindest einem Puffer (39,
96) auf der Grundlage der Signale des Sensors (84,
104).
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch
die Messung eines Verschiebungsfehlers des Belichtungs
strahls auf der Grundlage des Unterschiedes zwischen
einer tatsächlichen Position des Belichtungsstrahls auf
dem Substrat und einer entsprechenden befohlenen
Position des Belichtungsstrahls und die Verschiebung
des Belichtungsstrahls in einem ausgewählten Maße, um
den gemessenen Verschiebungsfehler des Belichtungs
strahls auszugleichen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
gekennzeichnet durch die Übertragung einer Vielzahl von
Signalanordnungen vom Berechnungselement (80, 102) an
einen ersten Puffer (96), die Übertragung von
Signalanordnungen vom ersten Puffer (96) an einen
zweiten Puffer (39), der zwischen dem ersten Puffer
(96) und dem Modulator (38) angeordnet ist, mit einer
Puffer-zu-Puffer-Datenübertragungsgeschwindigkeit, die
Erzeugung von Signalen, die die Anzahl der vom ersten
Puffer (96) gespeicherten Signalanordnungen anzeigen,
die Erzeugung von Signalen, die die Anzahl der Signale
zumindest einer nächsten Signalanordnung im zweiten
Puffer (39) anzeigen, und die Einstellung der Puffer-
zu-Puffer-Datenübertragungsgeschwindigkeit auf der
Grundlage der Anzahl der Signalanordnungen im ersten
Puffer (96).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
gekennzeichnet durch die Auswahl einer Anzahl von zu
überspringenden Spiegelfacetten (64) auf der Grundlage
der Anzahl der gespeicherten Signalanordnungen in dem
zumindest einem Puffer (39, 96).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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DE4018507A1 DE4018507A1 (de) | 1991-01-17 |
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