JP4448866B2 - 描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板の製造過程においてＣＡＤ等で設計した配線パターンを露光パターン（ビットマップ画像データ）に変換する描画装置に関する。

露光装置の１つである直接露光装置はマスクを使用しないでプリント基板に配線パターンを露光する装置であり、露光の際には描画装置を用いてＣＡＤ等で設計された配線パターンを露光装置に適合した露光パターンに変換する（これをラスタ変換とよぶ）。配線パターンはベクトル形式で表現される図形の輪郭を示す線分（ベクトル画像）の集合で構成される。一方、露光パターンは露光の解像度に応じたサイズの２値（たとえば白と黒）の画素（ビットマップ画像）の集合で構成され、２値の一方が露光領域に、他方が非露光領域に割り当てられる。

露光対象となるプリント基板は周辺環境等により、たわみ、伸縮等の変形が発生し、これは一枚毎に異なる。プリント基板製造の歩留まり向上のためには、一枚毎に変形を検出し、変形に応じた補正を露光パターンに対して行うことが好ましい。露光パターンに対して補正を行う場合、ベクトル画像の段階で補正をするのが計算量の面で効率的であるが、基板製造のスループット向上のためにはラスタ変換の高速化も必要になる。

配線パターンの高精度化により、露光に必要なビットマップ画像のサイズも増加しているので、ビットマップ画像を格納するメモリとしては大容量、安価で高速なＤＲＡＭを用いるのが望ましい。しかし、配線パターンは２次元の画像であるため、１次元のメモリアドレスにアサインした場合、配線パターンをラスタ変換したビットマップ画像をメモリに格納する過程でランダムアクセスとなることが多い。そこで、ランダムアクセスしやすいＳＲＡＭで構成されたキャッシュにＤＲＡＭに格納されたビットマップ画像の一部をバーストアクセスで読み出し、ラスタ変換されたビットマップ画像はキャッシュに対してランダムアクセスで読み書きして、後でまとめてＤＲＡＭにバーストアクセスで書き戻すことで、ＤＲＡＭへのアクセス効率を向上する方法などが用いられる。

ＤＲＡＭへのアクセス効率を向上させる手段として、キャッシュとＤＲＡＭとの間でビットマップ画像の一部を読み書きする際にビットマップ画像を圧縮・伸長することでＤＲＡＭに読み書きするデータのサイズを小さくする方法がある（特許文献１）。
特開平９−２１４７０９号公報（図１）

ところで、露光装置における描画装置の場合、１ビットの誤差がプリント基板製造の歩留まりに影響を与えるため、キャッシュとＤＲＡＭとの間でビットマップ画像の圧縮・伸長を行う際に不可逆な圧縮は採用できない。

ビットマップ画像の可逆な圧縮方法としてはランレングス法（以下、「ＲＬＥ圧縮」という。）等があるが、圧縮の単位とビットマップ画像のパターンの関係によっては圧縮後のデータサイズが圧縮前のデータサイズよりも大きくなる場合があり、ＤＲＡＭへのアクセス効率を向上できるとは限らない。

本発明の目的は、上記課題を解決し、ビットマップ画像の圧縮後のデータサイズを確実に小さくすると共に圧縮後のデータを効率よく取り扱うことにより露光パターンを速やかに作成することができる描画装置を提供することにある。

上記目的のため本発明は、描画装置として、ベクトル画像である配線パターンをビットマップ画像に変換するラスタ変換処理手段と、前記ラスタ変換処理手段から入力される予め定められた大きさのキャッシュ画像を一時格納する画像キャッシュ手段と、前記画像キャッシュ手段に格納されたキャッシュ画像を圧縮し、圧縮単位を配線パターンの最小線幅に合わせたランレングス法による第１の圧縮手段と、前記第１の圧縮手段と同じ圧縮方法を用いて前記第１の圧縮手段よりも大きな圧縮単位で前記画像キャッシュ手段に格納されたキャッシュ画像を圧縮する第２の圧縮手段と、前記第１の圧縮手段および第２の圧縮手段で生成された圧縮データのデータサイズを比較してデータサイズの小さい方を選択する比較手段と、前記比較手段が選択した圧縮データを記憶手段に書き込むメモリアクセス手段と、前記キャッシュ画像のキャッシュ領域の位置、及び白、黒、あるいは圧縮データを示すデータの種別を登録して管理するキャッシュ領域管理手段と、前記キャッシュ画像を伸張して前記画像キャッシュ手段に書き込むための伸張手段と、を備えたことを特徴とする。

また、前記比較手段で選択された圧縮データが白もしくは黒だけのキャッシュ画像である場合はそのことを示すパラメータを前記キャッシュ領域管理手段に登録し、前記画像記憶手段には書き込みを行わないようにするとよい。

さらに、前記画像キャッシュ手段、前記第１の圧縮手段、前記第２の圧縮手段、及び前記比較手段からなる複数組の画像キャッシュ制御手段と、前記複数の画像キャッシュ制御手段と前記メモリアクセス手段との間に配置され、いずれか一つの前記画像キャッシュ制御手段とメモリアクセス手段との経路を切り替えるキャッシュ切替手段と、を備えるとよい。

ビットマップ画像の圧縮後のデータサイズを確実に小さくできると共に圧縮後のデータを効率よく取り扱うので、露光パターンを速やかに作成することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１に係る描画装置の構成図である。

図中四角で囲った描画装置２は、ラスタ変換処理手段３、画像キャッシュ手段（ＳＲＡＭ）４、第１の圧縮手段９、第２の圧縮手段１０、比較手段１１、メモリアクセス手段６、画像記憶手段（ＤＲＡＭ）５、キャッシュ領域管理手段７および伸長手段８を備えている。ラスタ変換処理手段３はＣＡＤ搭載装置１に、メモリアクセス手段６およびキャッシュ領域管理手段７は露光ドライバ１２の伸長手段８０に接続され、伸長手段８０は露光装置１３に接続されている。

次に、この実施例におけるＣＡＤ描画装置の動作を説明する。

ＣＡＤ搭載装置１は、設計図面に記述された配線パターンのそれぞれを図形として描くことができるデータ（ベクトル画像データ）を描画装置２のラスタ変換処理手段３に入力する。ラスタ変換処理手段３は、入力されたベクトル画像データに基づき、１つの図形毎にベクトル画像データをビットマップ画像（ラスタ画像データ）に変換し、変換したビットマップ画像を予め定められた大きさの領域（以下、「キャッシュ領域」という。）に区分けする。そして、区分けしたキャッシュ領域毎に、設計図面における当該キャッシュ領域の位置（以下、単に「キャッシュ領域の位置」という。）と当該キャッシュ領域に含まれるビットマップ画像を画像キャッシュ手段４に入力する。なお、ラスタ変換処理手段３は、１つの図形の処理結果を画像キャッシュ手段４に出力すると、その結果を削除して次の図形の処理を行う。

Ａ．設計図面に記述された配線パターンが１個の場合
新たな設計図面を読み込むことに先立ち、キャッシュ領域管理手段７は、画像記憶手段５に記憶されているデータが総て初期値（この場合は白）であるとしてから、伸長手段８を介して画像キャッシュ手段４に白を書き込む。

画像キャッシュ手段４に白が書き込まれると、画像キャッシュ手段４はラスタ変換処理手段３から入力されたビットマップ画像（ここでは黒）を該当箇所に書き込む。したがって、画像データがない箇所は初期値（白）のままである。当該領域のビットマップ画像をすべて画像キャッシュ手段４に書き込むと、画像キャッシュ手段４は入力されたビットマップ画像を第１の圧縮手段９と第２の圧縮手段１０に出力する。

第１の圧縮手段９と第２の圧縮手段１０は画像キャッシュ手段４から入力されたビットマップ画像をＲＬＥ圧縮し、その結果を比較手段１１に出力する。なお、圧縮の詳細については後述する。

比較手段１１は第１の圧縮手段９と第２の圧縮手段１０から出力されたデータが白または黒だけのデータで構成されている場合は、設計図面におけるキャッシュ領域の位置とデータの種別（すなわち、白または黒）を表すパラメータとをキャッシュ領域管理手段７に出力する。また、その他の場合は、キャッシュ領域の位置とデータの種別（すなわち、圧縮データ）を表すパラメータとをキャッシュ領域管理手段７に出力すると共に，第１の圧縮手段９と第２の圧縮手段１０から出力されたデータ量を比較し、データ量が小さい方の圧縮データとを、データサイズ（すなわち、何ビットのデータか）とキャッシュ領域の位置とをメモリアクセス手段６に出力する。メモリアクセス手段６は、圧縮データを画像記憶手段５に書き込む（格納する）。

画像記憶手段５には露光データがビットマップをＲＬＥ圧縮した形式で画像キャッシュ手段４と同じサイズの領域（キャッシュ領域）に分割して格納される。なお、メモリアクセス手段６が画像記憶手段５にアクセスする場合は、キャッシュ領域に分割されたビットマップ画像（キャッシュ画像）単位でアクセスする。

そして、他のキャッシュ領域に関する画像データがある場合は以下のようにする。

キャッシュ領域管理手段７は、当該キャッシュ領域のデータの状況を確認する。この場合、当該キャッシュ領域のデータの状況は、「総て白」、「総て黒」、「圧縮データ」のいずれかである。ここで、キャッシュ領域管理手段７にはデータの状況が予め登録されているので、キャッシュ領域管理手段７は当該キャッシュ領域のデータの種類を確認する。ここでは、初期値である「総て白」であるから、キャッシュ領域管理手段７は画像記憶手段５のデータ内容を見ることなく、伸長手段８を介して画像キャッシュ手段４に初期値である白を書き込む。

以下、上記の場合と同様にして、当該キャッシュ領域のデータを処理する。そして、この動作を当該パターンに関するベクトル画像データが無くなるまで繰り返す。

そして、すべてのベクトル画像データがラスタ変換されると、露光ドライバ１２は画像記憶手段５からメモリアクセス手段６を介してＲＬＥ圧縮されたキャッシュ画像を順に読み出し、伸長手段８０で圧縮されていないキャッシュ画像に伸長してから露光装置１３に出力する。この際、キャッシュ領域管理手段７を参照し、白もしくは黒で埋められたキャッシュ領域の場合には画像記憶手段５からはデータを読み込まず、白もしくは黒で埋められたキャッシュ画像を伸長手段８で生成する。そして、露光装置１３はキャッシュ画像の集合であるビットマップ画像を元に露光を行う。

Ｂ．設計図面に記述された配線パターンが複数の場合
通常、設計図面には複数のパターンが記述されている。したがって、２個目以降のパターンの場合は、すでにパターンが書き込まれたキャッシュ領域に新たなデータが書き込まれる場合がある。なお、１個目のパターンについては上記Ａの場合と同じであるので、説明を省略し、２個目のパターンの場合について説明する。

２個目のパターンの場合、キャッシュ領域管理手段７は、当該キャッシュ領域のデータの状況を確認する。そして、当該キャッシュ領域のデータの状況が「総て白」または「総て黒」である場合は、画像記憶手段５のデータ内容を見ることなく、伸長手段８を介して画像キャッシュ手段４に白もしくは黒を書き込む。また、当該キャッシュ領域のデータの状況が「圧縮データ」の場合は、画像記憶手段５に格納されている圧縮データをメモリアクセス手段６を介して読み出し、伸長手段８を介して伸長したキャッシュ画像を画像キャッシュ手段４に書き込む。

以下、当該パターンに関するベクトル画像データが無くなるまで、上記の動作を繰り返す。そして、すべてのベクトル画像データがラスタ変換されると、露光ドライバ１２は画像記憶手段５からメモリアクセス手段６を介してＲＬＥ圧縮されたキャッシュ画像を順に読み出し、伸長手段８０で圧縮されていないキャッシュ画像に伸長してから露光装置１３に出力する。この際、キャッシュ領域管理手段７を参照し、白もしくは黒で埋められたキャッシュ領域の場合には画像記憶手段５からはデータを読み込まず、白もしくは黒で埋められたキャッシュ画像を伸長手段８で生成する。そして、露光装置１３はビットマップ画像を元に露光を行う。

次に、圧縮手順の詳細について説明する。

ＲＬＥ圧縮はビットマップ画像の行単位で白もしくは黒が連続するビット列を白もしくは黒のどちらかを示す情報と白もしくは黒が連続するビット数の情報の組み合わせに変換することでデータサイズを削減するものである。

図２は、キャッシュ領域のビットマップ画像の例であり、（ａ）は白と黒の画像が入り交じっている場合、（ｂ）は黒の画像が白の画像に比べて多い遙かに多い場合である。

今、以下の規則に従って圧縮データを作成するとする。

（１）行単位で最上行から圧縮する。

（２）行の左から右に圧縮し、右端まで圧縮したら次の行に移動する。

（３）行の左から右に向かって白もしくは黒の連続数をカウントし，白黒が切り替わるたびにカウント数を圧縮データとして出力する。

（４）行の最初の圧縮データは白の連続数とし，行の始めが白でないなら最初の圧縮データは０とする。

以上の規則の下で、第１の圧縮手段９は圧縮単位を３ビット（すなわち１つの圧縮データで連続数０〜７までカウントできる）で、第２の圧縮手段は圧縮単位５ビット（すなわち１つの圧縮データで連続数０〜３１までカウントできる）で圧縮するとする。

同図（ａ）の１行目の場合、白が３、黒が５、白が５、黒が５、白が５、黒が５、白が４の順で並んでいるので、圧縮単位を３ビットでデータ化すると、同図に欄外に示すように、０１１，１０１，１０１，１０１，１０１，１００となる。一方、圧縮単位を５ビットでデータ化すると、同図に欄外に示すように、０００１１，００１０１，００１０１，００１０１，００１０１，００１０１，００１００となる。したがって、このような場合は、圧縮単位を３ビットにする方が圧縮データ量が小さくなるので、メモリアクセス回数を減らすことができる。なお、伸長手段８，８０は例えば圧縮データ０１１，１０１，１０１，１０１，１０１，１００から画像の並びを白３、黒５、白５、黒５、白５、黒５、白４の順で並べる。

また、同図（ｂ）の１行目の場合、白が７、黒が２５であるから、３ビットでデータ化すると、同図に欄外に示すように、１１１，１１１，０００，１１１，０００，１１１，１００となる。一方、５ビットでデータ化すると、同図に欄外に示すように、００１１１，１１００１となる。したがって、このような場合は、圧縮単位を５ビットにする方がデータ量が小さくなるので、メモリアクセス回数を減らすことができる。

そこで、この実施形態では、第１の圧縮手段９は配線パターンの最小線幅に応じた圧縮単位で圧縮し、第２の圧縮手段１０は第１の圧縮手段９よりも大きな圧縮単位で圧縮するように構成されている。なお、第１の圧縮手段９および第２の圧縮手段１０と異なる圧縮単位の第３、第４の圧縮手段を追加してもよい。このようにすると、データ量をさらに小さくすることができる。

図３は、本発明の実施例２に係る描画装置の構成図である。

この実施例２に係る描画装置は図１に示した実施例１の描画装置における画像キャッシュ手段４、伸長手段８、第１の圧縮手段９、第２の圧縮手段１０および比較手段１１を画像キャッシュ制御手段１４として複数設け、複数の画像キャッシュ制御手段１４とメモリアクセス手段６との間にキャッシュ切替手段１５を設けたものである。

上記実施例１と動作が異なるのは、画像キャッシュ手段４に展開されているキャッシュ領域と異なる領域のビットマップ画像がラスタ変換処理手段３で生成された場合、展開されているキャッシュ領域のキャッシュ画像を画像記憶手段５に書き戻さず、別の画像キャッシュ制御手段１４の画像キャッシュ手段４に新しいキャッシュ領域のキャッシュ画像を展開することである。

この場合、いずれかの画像キャッシュ手段４が空いている間は、新たなキャッシュ領域のビットマップ画像がラスタ変換処理手段３で生成されても、画像キャッシュ手段４のキャッシュ画像は画像記憶手段５に書き戻さず、すべての画像キャッシュ制御手段１４の画像キャッシュ手段４が使用されている状態で、新たなキャッシュ領域のキャッシュ画像が生成された時と、すべての配線パターンがラスタ変換処理手段３でビットマップ画像に変換されたときのみ、画像キャッシュ制御手段１４のキャッシュ画像が画像記憶手段５に書き戻される。キャッシュ切替手段１５はいずれか一つの画像キャッシュ制御手段１４とメモリアクセス手段６との経路を切り替えて接続する。

この実施形態によれば、複数のキャッシュ領域を同時に画像キャッシュ手段４に展開でき、これにより画像キャッシュ手段４へのビットマップ画像の書込み処理、ビットマップ画像の圧縮処理、伸長処理、メモリアクセス処理を並列に実行できるため、メモリアクセスを効率的に行うことができる。

図４は、キャッシュ領域０、１、２の３つの異なる領域のビットマップ画像を処理する過程を示すタイムチャートであり、（ａ）は実施例１の場合、（ｂ）は実施例２の場合である。なお、実施例２は画像キャッシュ制御手段１４が２つの場合である。また、それぞれ上段はキャッシュ領域を、中段または中間の２段は処理の内容を、下段は画像記憶手段５に対するアクセス内容であり、ＲＤは画像記憶手段５からの読み込み処理、ＷＴは画像記憶手段５への書き込み処理である。なお、キャッシュ領域２は例えば白もしくは黒で埋められたキャッシュ領域であるため、画像記憶手段５からの読み込みメモリアクセスは発生していない。

同図（ａ）に示すように、実施例１では３つのキャッシュ領域の処理が直列的に処理される。これに対して、同図（ｂ）に示すように実施例２ではキャッシュ領域０の処理が終わった直後に画像記憶手段５へのキャッシュ画像の書き戻しを行わず、キャッシュ領域２の処理を行う際に、キャッシュ領域２の処理と並列して画像記憶手段５へのキャッシュ画像の書き戻し処理を行うことができる。このように画像キャッシュ処理手段１４を複数設けることで部分的に処理を並列して行うことができ画像記憶手段５へのメモリアクセスを効率的に行うことができる。

本発明の実施例１に係る描画装置の構成を示す図である。 圧縮単位と圧縮結果を説明するための図である。 本発明の実施例２に係る描画装置の構成を示す図である。 本発明における処理の流れを示すタイムチャートである。

符号の説明

１ ＣＡＤ搭載装置、
２ 描画装置
３ ラスタ変換手段、
４ 画像キャッシュ手段、
５ 画像記憶手段、
６ メモリアクセス手段、
７ キャッシュ領域管理手段
８ 伸長手段
９ 第１の圧縮手段
１０ 第２の圧縮手段
１１ 比較手段
１２ 露光ドライバ
１３ 露光装置
１４ 画像キャッシュ制御手段
１５ キャッシュ切替手段

Claims (3)

1. ベクトル画像である配線パターンをビットマップ画像に変換するラスタ変換処理手段と、
   前記ラスタ変換処理手段から入力される予め定められた大きさのキャッシュ画像を一時格納する画像キャッシュ手段と、
   前記画像キャッシュ手段に格納されたキャッシュ画像を圧縮し、圧縮単位を配線パターンの最小線幅に合わせたランレングス法による第１の圧縮手段と、
   前記第１の圧縮手段と同じ圧縮方法を用いて前記第１の圧縮手段よりも大きな圧縮単位で前記画像キャッシュ手段に格納されたキャッシュ画像を圧縮する第２の圧縮手段と、
   前記第１の圧縮手段および第２の圧縮手段で生成された圧縮データのデータサイズを比較してデータサイズの小さい方を選択する比較手段と、
   前記比較手段が選択した圧縮データを記憶手段に書き込むメモリアクセス手段と、
   前記キャッシュ画像のキャッシュ領域の位置、及び白、黒、あるいは圧縮データを示すデータの種別を登録して管理するキャッシュ領域管理手段と、
   前記キャッシュ画像を伸張して前記画像キャッシュ手段に書き込むための伸張手段と、
   を備えることを特徴とする描画装置。
2. 前記比較手段で選択された圧縮データが白もしくは黒だけのキャッシュ画像である場合はそのことを示すパラメータを前記キャッシュ領域管理手段に登録し、前記記憶手段には書き込みを行わないことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
3. 前記画像キャッシュ手段、前記第１の圧縮手段、前記第２の圧縮手段、及び前記比較手段からなる複数組の画像キャッシュ制御手段と、
   前記複数の画像キャッシュ制御手段と前記メモリアクセス手段との間に配置され、いずれか一つの前記画像キャッシュ制御手段とメモリアクセス制御手段との経路を切り替えるキャッシュ切換手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の描画装置。

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