JP2007515309A - デジタル露光する装置および方法 - Google Patents

Abstract

発明は感光材料を露光する装置に関する。この装置は原画像を記憶する電子画像メモリ２と、光源２２を備えた露光ユニット８と、原画像２の部分画像２４を表示する電子制御光変調器および感光材料１０上に前記部分画像２４を投影する投影レンズ２３と、モータ９およびモータ制御装置１２を備え、感光材料１０の面に平行に露光ユニット８を移動可能にする駆動装置と、原画像のフィルム帯２５，２６を光変調器２１に連続して伝送するスクロール手段７と、駆動装置９，１２をスクロール手段に同期させるための制御装置１とで構成される。印刷板１０全体を露光する処理時間を短縮するために、発明の装置は帯状の領域を記憶する高速の中間メモリ１６を備え、この中間メモリ１６から、露出される各部分画像２４の画像データが露出ユニット８の移動に同期して光変調器２１に伝送される。
【選択図】図１

Description

本発明は感光材料をデジタル露光する装置および方法に関する。この装置は原画像を記憶する電子画像メモリと、光源および原画像の部分画像を表示する電子制御可能な光変調器および感光材料上に部分画像を投影する画像表示レンズを特に含む露光ユニットと、例えばサーボモータおよびモータ制御装置からなり感光材料の上面に平行に露光ユニットを移動させる駆動装置と、光変調器によって原画像の画像帯をスクロールするスクロール手段と、駆動装置をスクロール手段に同期させる制御装置とを備える。

この種の露光装置は例えば特許文献１で公知である。ＤＭＤまたはデジタルミラー装置としても知られる透過ＬＣＤスクリーンまたは反射式マイクロミラー配列は光変調器として考えられる。略切手サイズの部分画像が露光時に静止する露光ユニットで露光され、２つの露光の間に露光ユニットが次の露光位置に移動する露光方法（ステップ−繰り返し方法）に対して、スクロール方法はその間に行われる位置決め工程において露光を中断する必要がないという利点を有している。

露光時間に対する位置決め時間の比率は実際には約１：１である。スクロール方法では殆どすべての位置決め工程が節約されるとすると、それによって露光工程を完成させる処理時間は約５０パーセントに減少できる。例えば露光される材料面を１００×１００＝１０、０００の部分画像に細分して、これをステップ−繰り返し方法で露光するとすれば、１０，０００の位置決め工程が必要となる。感光材料を連続的に帯状に露光する場合は、１００の帯に対して１００の位置決め工程しか必要なくなり、そのため９、９００の位置決め工程およびそれによって９９パーセントの位置決め時間が節約される。これは処理時間の約５０パーセントに相当するので、露光ユニットの処理能力はスクロール方法を使用する場合には２倍となる。

しかし、スクロール方法を使用する場合、光変調器、すなわちＬＣＤスクリーンまたはＤＭＤチップ自体がシフトレジスタ機能を持たないという問題がある。したがって、スクロールの際に部分画像のみを単一の画像行でシフトする場合は、部分画像全部の画像データを常に完全な方法で光変調器に送らなければならない。しかし、完全な部分画像は一般に例えば１０００行×１０００列で構成されるので、合計で少なくとも１，０００，０００個以上の画素になる。１行をシフトさせる際、完全な画像情報をすべての画素のために伝えなければならない。高速スクロールは部分画像情報全部を伝えるのに毎秒数千回繰り返すことが要求される。そのためデータフローが膨大となり、ＤＭＤの場合、技術的に７．６Ｇビット／秒にもなる。このデータフローはコンピュータを使用した光変調器の通常の制御では過大となりすぎる。露光ユニットの正確な位置処理および画像データとの同期には瞬間の位置データに高解像力のリアルタイムアクセスが必要になり、これはＰＣでは、例えリアリタイム操作システムを使用しても実現できない。
ＷＯ−０１／２１４１３Ａ１

本発明の課題は高速のスクロール方式で露光を可能とする前述した種類の露光装置を提供することである。

本発明は、原画像の帯状領域を記憶し、露光されるそれぞれの部分画像の画像データを露光ユニットの移動に同期して光変調器に伝送可能な高速の中間メモリを設けることによって課題を解決する。特にハードウエアに関する中間メモリは特に高速のアクセスに適している。中間メモリは原画像全体を収容する必要はなく、原画像の帯状領域のみを記憶すればよく、その領域から露光用に光変調器が必要とする画像データが再度呼び出される。そのとき、中間メモリは適当な同期手段によって露光ユニットの移動に同期する。このことで、リアルタイムに正確な同期が達成できないコンピュータを直接使用しなくても光変調器に高速の同期画像データ伝送が可能となる。

１行のみが異なる部分画像の画像情報は非常に多いので、中間メモリと光変調器の間の伝送の際のみに高いデータ速度が生じる。というのは、光変調器が１０００行あるとすると、１つの画像帯に含まれる全情報は光変調器に例えば１０００倍で伝送されるからである。したがって中間メモリに記憶された全画像帯の画像情報の補充は、この場合に必要なデータフローは約１０００倍も小さい結果になるので、特に問題なくコンピュータで行うことができる。

中間メモリは露光ユニットに配置するのが好ましい。この場合、中間メモリと光変調器の間のデータラインは短くすることができる。これで材料コストのみでなく、故障につながる頻度も減少する。

次の画像帯の伝送が現在の画像帯の露光と同時に生じるとすると、全印刷板の露光に対する全処理時間はさらに減少できる。これは特に、中間メモリに原画像の２つの帯を記憶する２つの部分メモリを含み、かつ、第１の帯を露光するため第１の部分メモリから光変調器にデータを伝送する間に、原画像の次の帯を露光するためコンピュータから第２の部分メモリにデータを伝送可能とすることによって解決できる。したがって、コンピュータの画像メモリから露光ユニットの中間メモリにデータを伝送する時間は全処理時間には関係しない。

好ましい実施形態によると、制御装置は制御プログラムを備えたコンピュータで構成され、コンピュータに画像メモリが収納される。この場合は、それほど時間に厳密でない露光装置部品を、安価で入手しやすいコンピュータで作ることができる。

発明の実施形態によると、制御プログラムには露光データマネージャと画像データマネージャと位置データマネージャとが含まれ、画像メモリの画像データは露光データマネージャによって帯状の露光に適したデータパッケージに分割されて画像データマネージャに伝送され、露光データマネージャは位置データマネージャに伝送されるモータ制御装置用の位置データおよび速度データを発生する。

発明の実施形態によると、制御プログラムにはハードウエアで構成されたトリガーボードと協働するスクロール手段が含まれ、トリガーボードは露光ユニットの実際の位置に関するデータを供給する位置センサに接続され、トリガーボードは中間メモリから光変調器に流れるデータフローを露光ユニットの移動に同期させて制御し、かつ、トリガーボードとモータ制御装置の間のハンドシェイクによって、位置および速度データを位置データマネージャから呼び出してサーボモータを適切に制御する。ハードウエアによるトリガーボードのトリガー機能手段によって、直接にソフトウエアによっては不可能となるリアルタイムに迅速な処理制御が保証される。

発明のさらなる実施形態によると、それぞれの部分メモリから取り出して光変調器を制御するためのデータがなくなった時点で、常に画像データマネージャから中間メモリに画像データを帯状に伝送するようにスクロール手段は画像データマネージャと協働する。これによって、画像データの帯をコンピュータから露光ユニットに適切に同期して伝送することができる。

スクロール機能を備えた露光装置は写真紙を露光する写真仕上げ器具の領域から公知であり、光変調器と露光される基板の間に一定の相対速度がある場合、画素を通過する時間に比べて、光変調器画素のスイッチオン時間は非常に短い。比較的短いスイッチオン時間によって画素の縁の不鮮明さが避けられ、そのため鋭い鮮明な表示が実現される。写真紙は感光性が高いので、スイッチオン時間は短くする必要がある。

それに反して、例えば印刷板または印刷スクリーン型板など他の多くの感光材料を露光する場合は、感光性が非常に低い。したがって、画素を通過する時間に比べ比較的短いスイッチオン時間が、感光材料の全体面に対する非常に長い合計処理時間に対して適用される。処理時間を短縮するために、露光の際には、通過時間に対するスイッチオン時間の比率はできるだけ大きく選択しなければならない。発明による露光装置の好ましい実施形態では、画素の露光時間は露光ユニットが画素幅を通過するために必要な移動時間に等しい。実験でわかったことであるが、その場合は意外にも、画素縁の不鮮明さは生じない。これに対する説明としては比較的急峻なガンマ曲線およびこのような感光性の低い材料の現像方法を示すことができる。

１つの画像帯から隣接する画像帯にはっきり目に見えるように移行することを避けるために、原画像を帯に分割するに際しては、感光材料の露光が全面で均一となるよう、帯を部分的に重ねて露光に使用される画素当たりの光量を帯の縁に向かって減少するようにする。また、部分的な重なりをなくして露光帯を直接隣接させる場合は、必要性を考慮して、左右の画像帯縁の光学効果を等しくする。さらに、これは画像帯の個々の列の光量を減少させることで行うことができる。帯の縁領域の光量を減少させるため、露光時間が同一の場合は光強度を減少させるか、または光強度が同一の場合は露光時間を減少させる。特にマイクロミラー配列（ＤＭＤ）の場合は光強度をデジタルのみで切り換えることができる。これは１００％スイッチオンにするか、または完全にスイッチオフにするかを意味する。したがって、光量の制御は問題にしている露光時間を短縮することで行う。また、露光ユニットの移動方向に連続して配置された光変調器のすべての画素のスイッチオン時間を短縮することによって、またはＤＭＤの場合はスイッチオン時間のみを同一にして、露光の際に関与する移動方向に並ぶ画素合計を減少させることによって行うことができる。多数の表示バリエーションがオーバーレイとして表される。

前記した露光装置を使用して感光材料を露光する方法も本発明に属し、この方法によって画像データおよび位置または速度データが前述したように生じて処理される。

以下に図面を使用して発明の実施の形態を詳細に述べる。
図１の枠内に示すのは制御装置１である。制御装置１は画像メモリ２、制御プログラムおよびトリガーボード３を備えたコンピュータで構成される。そして制御プログラムは最高のプログラム水準を示す露光データマネージャ４、位置データマネージャ５、画像データマネージャ６およびスクロール手段７で構成される。データフローは矢印で示される。

制御装置の外部に露光ユニット８が設けられ、この露光ユニット８は、図１には１つのサーボモータ９しか示さないが、２つのサーボモータによって、露光される印刷板１０の上面を２次元で移動可能に配置される。サーボモータ９はリニアモータとして構成され、制御ライン１１を介してモータ制御装置１２に接続される。図示しない別のサーボモータに対しても同じことが言える。位置センサ１３は露光ユニット８のそれぞれの位置で位置データを発生し、それらの位置データを、信号ライン１４を介してモータ制御装置１２に、またさらなる信号ライン１５を介してトリガーボード３に伝える。別の位置座標の位置データを発生する図示しない位置センサに対しても同じことが対応して言える。

露光ユニット８には２つの部分メモリ１７，１８からなる中間メモリ１６が含まれる。中間メモリ１６にはデータライン１９を介して制御装置１（コンピュータ）から画像データとオーバーレイデータが供給される。さらに中間メモリ１６はトリガーライン２０を介してトリガーボード３に接続される。結局、中間メモリ１６は光変調器２１、ここではＤＭＤ，にも接続される。光源からの光は光変調器２１に当たり、変調した光が画像表示レンズ２３に向けられる。画像表示レンズ２３は感光材料１０上に部分画像２４を投影する。感光材料１０の露光は帯状に生じ、例えば２条の帯２５，２６が強調される。

本質的に露光工程は３つの部に配分される。まず第１に、露光ユニット８を位置決めしなければならない。このためのソフトウエア部は位置データマネージャ５であり、これに属するハードウエアはリニアモータ９および位置センサ１３と協働するモータ制御装置１２である。

第２に、画像データを表示しなければならない。このためのソフトウエア部は画像データマネージャ６であり、これに属するハードウエアは露光ユニット８の中間メモリ１６である。

第３に、露光ユニット８の移動と画像データのデータフローとを同期させなければならない。このためのソフトウエア部はスクロール手段７であり、これに属するハードウエアはトリガーボード３であり、ここでは制御装置１として使用されるコンピュータに組み込まれている。

トリガーボード３は露光ユニット８の現在位置を解像力０．１μｍで与える位置センサ１３の位置データを伝える信号ライン１５の入口を備える。さらにトリガーボード３は図示しないメモリを備え、このメモリは「感光材料１０上の画像幅に光変調器幅を乗じた」寸法で全帯２５，２６を露光する少なくとも１つの指示を記憶できる。この指示の処理はトリガーボード３上のＦＰＧＡで３３ＭＨｚのリアルタイム解像力で生じる。その場合、トリガーボードの出口は露光ユニット８の位置、システム時間、および入口ラインの現在状態に基づいて個々に接続される。

画像情報はスクロール工程の際には非常に余分である。オーバーレイデータは個々の露光すべてに対しては同じに保たれる。個々の露光の際に、部分画像２４全体の画像データの１行のみが除かれる。その他の行はそれぞれ１位置分だけ昇進し、一端で空になった行は中間メモリ１６から新しいデータを取得する。その際、例えば画像帯２５を露光する画像データは部分メモリ１７または１８から取り出され、中間メモリに同様に記憶されたオーバーレイ情報に結びつけられ、一方、別の部分メモリ１８または１７にはデータライン１９を介して、後に続く露光される画像帯２６の新しい画像情報が供給される。急速なデータ伝送が露光ユニット８の回路ボード上のみで行われるので、６４ビット×１２０ＭＨｚの不変のデータ速度が可能となる。

露光データマネージャ４で画像メモリ２からのデータが分析され、個々のサブプログラムに分配される。その際、位置データマネージャは次々に運ばれてくることになる位置、速度または速度曲線のリストを取得する。画像データマネージャ６は光変調器２１に表示する必要のある画像データと、その際に使用するオーバーレイデータを取得する。スクロール手段７はサーボモータ９の開始解除および露光の厳密なトリガーの情報を取得する。その場合、データフローはそれぞれＦＩＦＯ−バッファを介して実施されるので、露光データマネージャ４はデータを予め処理でき、露光の間には不足は発生じない。

位置データマネージャ５、画像データマネージャ６およびスクロール手段７はモータ制御装置１２、中間メモリ１６およびトリガーボード３の空となったメモリに新しいデータを連続して供給する。

モータ制御装置１２および中間メモリ１６は確かにデータライン２７および１９を介してデータが供給されるが、しかしそれぞれのデータの使用および伝送の時点について通知されない。この機能はトリガーボード３が受け持つ。モータ制御装置１２とトリガーボード３との間にハンドシェークライン２８が設けられるので、一方ではトリガーボード３は新しい移動命令の存在と命令の終了が通知される。他方ではトリガーボード３はハンドシェークライン２８を介して、それぞれの移動命令を実行するためモータ制御装置１２に解除を与える。

トリガーボード３と中間メモリ１６との間のトリガーライン２０は、その都度、次の部分画像２４を中間メモリ１６から光変調器２１に伝送させるトリガーパルスを伝送する。画像帯２５，２６を露光するため、露光ユニット８は画像帯２５の始点に置かれ、モータ制御装置１２は新しい目標位置として画像帯２５の終点を取得する。中間メモリ１６は次々に露光される画像帯２５，２６の画像データを次々に取得する。さらに、次々に光変調器２１上に移される画像およびその都度使用されるオーバーレイデータが使用される記憶位置に関する情報が中間メモリ１６に保存される。トリガーボード３は個々の画像行を露光する必要のある位置に関する情報を取得する。

トリガーボード３はあらゆる情報の存在を確認し、それに基づきモータ制御装置１２とのハンドシェイクで露光ユニット８の位置決めをトリガーする。予めプログラムされた各位置に達すると、対応するパルスがトリガーライン２０上に発生するので、移動に同期して露光が起こる。その際、中間メモリ１６に記憶された各画像用にトリガーパルスが発生しカウントされる。

このようなスクロール工程が進行している間は、光変調器２１へのデータの伝送に使用しない部分メモリ１７または１８には並行して次の画像帯２６の画像情報が供給されるので、前の画像帯２５の露光に引き続きすぐに次の画像帯２６の露光が行われる。

発明による露光装置の概略図を示す。

符号の説明

１ 制御装置
２ 画像メモリ
３ トリガーボード
４ 露光データマネージャ
５ 位置データマネージャ
６ 画像データマネージャ
７ スクロール手段
８ 露光ユニット
９ サーボモータ
１０ 感光材料
１１ 制御ライン
１２ モータ制御装置
１３ 位置センサ
１４ 信号ライン
１５ 信号ライン
１６ 中間メモリ
１７ 部分メモリ
１８ 部分メモリ
１９ データライン
２０ トリガーライン
２１ 光変調器
２２ 光源
２３ 画像表示レンズ
２４ 部分画像
２５ 画像帯
２６ 画像帯
２７ データライン
２８ ハンドシェイクライン

Claims (18)

1. 感光材料をデジタル露光する装置であって、原画像を記憶する電子画像メモリ（２）と、光源（２２）および原画像の部分画像（２４）を表示する電子制御可能な光変調器（２１）および感光材料（１０）上に部分画像（２４）を投影する画像表示レンズ（２３）を特に含む露光ユニット（８）と、モータ（９）およびモータ制御装置（１２）からなり感光材料（１０）の上面に平行に露光ユニット（８）を移動させる駆動装置と、光変調器（２１）によって原画像の画像帯（２５，２６）をスクロールするスクロール手段（７）と、駆動装置（９，１２）をスクロール手段（７）に同期させる制御装置（１）とを備えた装置において、
   原画像の帯状の領域（２５，２６）を記憶する高速の中間メモリ（１６）を設け、それによって、露光される部分画像（２４）の画像データが露光ユニット（８）の移動に同期して光変調器（２１）に伝送可能となることを特徴とする装置。
2. 中間メモリ（１６）は露光ユニット（８）に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 中間メモリ（１６）には原画像の２つの画像帯（２５，２６）を記憶する２つの部分メモリ（１７，１８）が含まれ、かつ、第１の画像帯（２５）を露光するため第１の部分メモリ（１７）から光変調器（２１）にデータを伝送する間に、原画像の次の画像帯（２６）を露光するため画像メモリ（２）から第２の部分メモリ（１８）にデータを伝送可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 制御装置（１）は制御プログラムを備えたコンピュータから構成され、画像メモリ（２）もコンピュータに収納されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
5. 制御プログラムには露光データマネージャ（４）と画像データマネージャ（６）と位置データマネージャ（５）とが含まれ、画像メモリ（２）の画像データは露光データマネージャ（４）によって帯状の露光に適したデータパッケージに分割されて画像データマネージャ（６）に伝送され、露光データマネージャ（４）は位置データマネージャ（５）に伝送されるモータ制御装置（１２）用の位置データおよび速度データを発生することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 制御装置（１）にはハードウエアで構成されたトリガーボード（３）と協働するスクロール手段（７）が含まれ、トリガーボード（３）は露光ユニット（８）の実際の位置に関するデータを供給する位置センサ（１３）に接続され、かつ、トリガーボード（３）は中間メモリ（１６）から光変調器（２１）に流れるデータフローを露光ユニット（８）の移動に同期させて制御し、トリガーボード（３）とモータ制御装置（１２）の間のハンドシェイク（２８）によって、位置および速度データを位置データマネージャ（５）から呼び出してサーボモータ（９）を適切に制御することを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. それぞれの部分メモリ（１７，１８）から取り出して光変調器（２１）を制御するためのデータがなくなった時点で、常に画像データマネージャ（６）から中間メモリ（１６）に画像データを帯状に伝送するようにスクロール手段（７）は画像データマネージャ（６）と協働することを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 画素の露光時間は、露光ユニット（８）が画素幅を通過するために必要な移動時間にほぼ等しいことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。
9. 画像帯（２５，２６）が部分的に重なり、かつ、スクロール方向の画素列当たりの露光用光量が画像帯（２５，２６）の縁に向かって減少するように配置されて印刷板（１０）全体に均一な露光が生じるように、原画像を画像体に分割することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
10. 画像帯（２５，２６）が互いに継目がなく接し、かつ、画像帯（２５，２６）の左右の縁の光学効果が同一になるように、スクロール方向の画素列当たりの露光用光量を調節して印刷板（１０）全体に均一な露光が生じるように、原画像を画像体に分割することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
11. 原画像を記憶する電子画像メモリ（２）と、光源（２２）および原画像の部分画像（２４）を表示する電子制御可能な光変調器（２１）および感光材料（１０）上に部分画像（２４）を投影する画像表示レンズ（２３）を特に含む露光ユニット（８）と、モータ（９）およびモータ制御装置（１２）からなり感光材料（１０）の上面に平行に露光ユニット（８）を移動させる駆動装置と、光変調器（２１）によって原画像の画像帯（２５，２６）をスクロールするスクロール手段（７）と、駆動装置（９，１２）をスクロール手段（７）に同期させる制御装置（１）とを備えた装置を使用して感光材料をデジタル露光する方法において、
    原画像の帯状の領域（２５，２６）を記憶する高速の中間メモリ（１６）を使用する方法が含まれ、それによって、露光される部分画像（２４）の画像データが露光ユニット（８）の移動に同期して光変調器（２１）に伝送することを特徴とする方法。
12. 中間メモリ（１６）には原画像の２つの画像帯（２５，２６）を記憶する２つの部分メモリ（１７，１８）が含まれ、かつ、第１の画像帯（２５）を露光するため第１の部分メモリ（１７）から光変調器（２１）にデータを伝送する間に、原画像の次の画像帯（２６）を露光するため画像メモリ（２）から第２の部分メモリ（１８）にデータを伝送することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 制御プログラムには露光データマネージャ（４）と画像データマネージャ（６）と位置データマネージャ（５）とが含まれ、かつ、画像メモリ（２）の画像データは露光データマネージャ（４）によって帯状の露光に適したデータパッケージに分割されて画像データマネージャ（６）に伝送され、露光データマネージャ（４）は位置データマネージャ（５）に伝送されるモータ制御装置（１２）用の位置データおよび速度データを発生することを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
14. 制御装置（１）にはスクロール手段（７）が含まれ、スクロール手段（７）はハードウエアで構成され位置センサ（１３）に接続されたトリガーボード（３）と協働し、位置センサ（１３）は露光ユニット（８）の実際の位置に関するデータを供給し、かつ、トリガーボード（３）は中間メモリ（１６）から光変調器（２１）に流れるデータフローを露光ユニット（８）の移動に同期させて制御し、トリガーボード（３）とモータ制御装置（１２）の間のハンドシェイク（２８）によって、位置および速度データを位置データマネージャ（５）から呼び出してサーボモータ（９）を適切に制御することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. それぞれの部分メモリ（１７，１８）から取り出して光変調器（２１）を制御するためのデータがなくなった時点で、常に画像データマネージャ（６）から中間メモリ（１６）に画像データを帯状に伝送するようにスクロール手段（７）は画像データマネージャ（６）と協働することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 画素の露光時間は、露光ユニット（８）が画素幅を通過するために必要な移動時間にほぼ等しいことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 画像帯（２５，２６）が部分的に重なり、かつスクロール方向の画素列当たりの露光用光量が画像帯（２５，２６）の縁に向かって減少するように配置されて印刷板（１０）全体に均一な露光が生じるように、原画像を画像帯に分割することを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 画像帯（２５，２６）が互いに継目がなく接し、かつ、画像帯（２５，２６）の左右の縁の光学効果が同一になるように、スクロール方向の画素列当たりの露光用光量を調節して印刷板（１０）全体に均一な露光が生じるように、原画像を画像帯に分割することを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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