JPH0753480B2

JPH0753480B2 - アパーチャホイールを位置決めするフォトヘッド装置及びアパーチャ円板の製造方法

Info

Publication number: JPH0753480B2
Application number: JP32877488A
Authority: JP
Inventors: ロバート・ジェイ・パヴォン; ブルース・エル・デービッドソン; ヘンリー・エフ・バーダット
Original assignee: ガーバー・システムス・コーポレーション
Priority date: 1988-02-17
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: GB2215070B; GB8828379D0; US4841316A; FR2627276A1; FR2627276B1; GB2215070A; JPH024600A; DE3842675A1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はアパーチャホイール（aperture wheel;開口付
き回転輪）を円周方向に間隔を置かれる点に沿って選択
的に割り出し（indexing）する装置に関し、特にアパー
チャホイール上に形成されたアパーチャを光又は同様の
放射エネルギのビームに整合して精密に配向し、感光性
表面上に露光により画像（images）を選択的に発生する
装置に関する。

（従来の技術及び解決しようとする課題）感光性表面上に図形情報を形成するとき、感光性表面に
記入される線の太さは、感光性表面に光の単一の点を発
生する光ビームに整合して種々の寸法のアパーチャを選
択的に位置決めすることにより、情報のパターンに応じ
て変えられ得る。線は、光の点と感光性表面との相対的
運動により感光性表面上に発生される。精密な回路を有
するマスク（mask）のような種々の詳細な図形情報を形
成する場合、フォトヘッド（photohead）は、異なる寸
法又は形状のアパーチャの連続する選択を急速且つ正確
に遂行しなければならない。適切なアパーチャの選択が
完成されるまで、感光性表面に対するフォトヘッドの運
動が起きることができないから、選択されたアパーチャ
が急速に割り出しされるとき、時間の大きい節約が実現
する。

1967年７月11日発行の米国特許第3,330,182号において
は、アパーチャホイールが、感光性表面上に画像を露光
する光ビームに整合して異なる寸法又は形状のアパーチ
ャを選択的に位置決めするために用いられる。機械的鈎
（amechanical paw）が、円周方向に配向されるピンと
係合するように又は係合から外れるように枢動され、ア
パーチャホイールを選択された角度配置に強制的に固着
する。個々のアパーチャの選択的配向における精度は、
機械的鈎及びピンの係合面の間に保たれる公差に依存す
る。連続的使用により、この精度が長い間の使用に伴う
固有の摩耗により減少することが想像される。更にこの
米国特許においてアパーチャホイールは、機械的鈎が各
ピン部材との係合から外れるように枢動されるまで、次
の所望の配置へ回転することができない。同様に、投影
装置（projecting device）は、機械的鈎が新しく整合
されるピンに係合するように枢動されるまで、トレース
（trace;図取り）することができない。このように、機
械的鈎をそれぞれのピンに係合するようにそしてピンの
係合から外れるように枢動させるために使用される時間
は、連続する割り出しが複雑な図形情報の形成に用いら
れるとき重要になる。

感光性表面上に図形情報を素早く露光するために、座標
駆動装置上でフォトヘッドを最大速度で動かすことが常
に望ましい。それ故、フォトヘッドが座標駆動装置によ
り急速に運動され次に停止されるときに発生する慣性力
を減少するために、フォトヘッドの質量は最小にされる
べきである。このように、増加された質量が最大速度の
減少により補償されねばならない付加的な慣性力を発生
する故に、機械的割り出し装置は、フォトヘッドの質量
を増加しそして座標駆動装置の最大制御速度を不都合に
制限する。

従って、本発明の一般的な目的は、フォトヘッドにアパ
ーチャホイールを選択的に配向（orienting）する改良
された割り出し手段を提供することである。より詳細に
は、本発明の目的は、フォトヘッド内に位置されるアパ
ーチャホイールを選択的に配向された位置へ正確に且つ
素早く割り出すために電子的なセンサ及び制御手段を使
用するフォトヘッドの割り出し装置を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、少質量のアパーチャホイールの割
り出し行うために電子的なセンサ及び制御手段を使用
し、それ故機械的割り出し要素を使用することにより生
じる付加的な質量を除く軽量のフォトヘッドを提供する
ことである。

本発明の別の目的は、上述の一般的性質の装置であって
アパーチャホイールの２つの回転方向の内のより好まし
い方向にアパーチャホイールを回転することによりアパ
ーチャが選択された配向へ素早く回転される装置を提供
することである。

本発明の更に別の目的は、選択されたアパーチャが光ビ
ームの近くへ移動されるまでアパーチャホイールを第１
速度で回転させそして次に選択されたアパーチャが光ビ
ームに精密に整合するまでアパーチャホイールを緩速の
第２速度で回転させる制御手段を有する割り出し装置を
使用するフォトヘッドを提供することである。

本発明の他の目的は、アパーチャ円板に一体に形成され
そして対応するアパーチャに関連して配向される指示線
（indicators）を有する低コストで軽量のアパーチャ円
板を提供することである。

（課題を解決するための手段）本発明は、アパーチャ手段を光ビームに対して選択的に
位置させる電子制御装置及びセンサを有するアパーチャ
割り出し装置に存する。本発明のアパーチャ割り出し装
置は、ビーム軸線を画成するフレーム、ビーム軸線の一
端に配置される放射エネルギ放出源、及びビーム軸線に
同心に位置され放射エネルギ源からの光ビームを形成す
るためのビーム作画手段を含む。アパーチャ手段は、ビ
ーム軸線に垂直の平面においてフレームにより回転可能
に支持される。アパーチャ手段上に２個の半径方向に間
隔を置かれ離された弓形経路を画成する光開口が形成さ
れる。第１経路は異なる寸法又は形状のアパーチャから
成り、第２経路は複数の指示線から成る。アパーチャ手
段は、回転可能に指示され、第１経路をビーム作画手段
により形成されるビーム軸線に整合して位置させる。駆
動手段が、フレームにより支持され、そしてアパーチャ
手段に係合され、選択的にアパーチャ手段を回転させ異
なる寸法のアパーチャの選択された１個をビーム軸線に
整合して位置させる。また与えられた指示線を初期点と
して照合するための初期設定手段が設けられる。指示線
の運動はセンサにより感知される。センサは、フレーム
に固定され、そして第２経路に整合して位置され、セン
サを横切る指示線の運動に対応する信号を発生する。制
御手段が、センサ及び駆動手段に連結され、センサによ
り発生された信号を受け入れ、その信号から与えられ初
期設定された指示線に関するアパーチャ手段の位置を確
立し、アパーチャ手段を回転させ別の異なる寸法のアパ
ーチャをビーム軸線に精密に整合して選択的に位置させ
るように駆動手段に命令する。本発明のアパーチャ手段
は、アパーチャ円板を用いる。アパーチャ円板は、薄い
平坦なシート材料から形成され、そして薄いフイルムの
露光技術を用いる方法により作られる。最初に種々の寸
法のアパーチャ及び指示線が光ビームにより感光性フイ
ルム上に描かれ、続いてフイルムが現像されマスタを形
成し、引き続きアパーチャ円板のコピー（copies）を接
触プリントするために用いられる。

（実施例）第１図は、座標制御駆動装置に用いられる本発明のフォ
トヘッドを示す。フォトヘッド８は、ベース20に支持さ
れ、器具キャリッジ上で第１座標軸方向に沿って往復動
する。器具キャリッジはブリッジ34により摺動可能に支
持される。感光性加工片Ｆが可動の作業テーブル上に支
持される。作業テーブルは第１座標軸方向と直交する第
２座標軸方向に往復摺動する。光ビームが、フォトヘッ
ド８により放射され、加工片Ｆ上にパターンを選択的に
露光する。フォトヘッドと作業テーブルの間の精密な相
対運動が感光性加工片Ｆの表面に精密な図形情報を露光
する。図形情報は例えば小形化した回路パターンの形成
に用いられる。

第２図に示されるようなビーム作像手段が、感光性加工
片Ｆ上に高度に集められた光点を生じる。白熱灯６が放
射エネルギ放出手段を提供する。白熱灯６は反射器によ
り部分的に覆われる。反射器はそれが無ければ発散する
光を加工片Ｆに向かって反射する。放射エネルギは、集
光レンズ２により第１ビームに集光され、対物レンズ４
により第２減衰ビームに集光される。集光レンズ２及び
対物レンズ４の作動のより完全な説明のために米国特許
第3,330,182号が参照される。しかしながら、白熱灯
６、集光レンズ２及び対物レンズ４が垂直に延びるビー
ム軸線14に整合されることが理解されるべきである。ビ
ーム軸線14はアパーチャ手段10であるアパーチャホイー
ル10に交差する。ビーム軸線14はアパーチャ手段の回転
軸線12にほぼ平行である。アパーチャ手段10即ちアパー
チャホイール10はフレーム22に回転可能に支持されるエ
レメントの集合体であり、白熱灯６に不透明表面を提供
する。種々の大きさのアパーチャ36が、互いに間隔を置
かれ、中心の回転軸線12に同心に配向され、そしてビー
ム軸線14に整合される。アパーチャ36の各々は、回転さ
れビーム軸線14に整合されるとき、異なる光量がホイー
ル10を通過することを選択的に許す。アパーチャ36が弓
形経路に沿って異なる大きさの直径を有する故に、ホイ
ール10のビーム軸線14に対する選択的回転位置決めが、
感光性加工シートである加工片Ｆ上に集光される光点の
寸法又は形状を変える。

このように本発明によると、アパーチャ36は、電子制御
手段によりビーム軸線14に精密に整合するように選択的
に回転される。駆動ステップモータ16が、フレーム22に
より支持され、駆動円形歯車25に噛み合うピニオン18を
有し、ホイール10を時計回り方向と反時計回り方向に回
転させる。アパーチャホイール10は、駆動歯車25に固着
される軽量の支持板26及び支持板26に支持されるアパー
チャ円板28を含む。アパーチャ円板28は一般的に不透明
エレメントであり、その上に異なる寸法のアパーチャが
形成される。異なる寸法のアパーチャは光が選択的にア
パーチャ円板28の不透明表面を通過することを許す。透
明な覆板30が、上にかぶさり、アパーチャ円板28を支持
板26に係合して保持することを助ける。垂直に垂下する
ピン32が、支持板26内に固定され、そしてアパーチャ円
板28の対応する開口内に受け入れられ、支持板26からア
パーチャ円板28への強制的回転移動を確実にする。支持
板26が、２つの円形経路の回りに一般開口を形成させ、
アパーチャ円板の開口と整合する点において支持板26を
通る光の通過を許す。これらの支持板26の開口は、過大
に明けられ、アパーチャ円板28のアパーチャにより画成
される光ビームに干渉しない。またジャーナル軸受33
が、ホイール10をフレーム22に対して回転軸線12の回り
に回転させ、そしてホイール10をビーム軸線14から一定
半径方向距離に位置決めするためのホイール10の支持手
段を提供する。作動中、モータ16が、ホイール10を時計
回り方向又は反時計回り方向のいずれかに駆動し、選択
されたアパーチャ36の１個をビーム軸線14に整合するよ
うに位置決めする。

前述のように、アパーチャ円板28は、中心軸線12に同心
の第１弓形経路に沿って形成されるアパーチャ36のパタ
ーンを有する薄いほぼ不透明なシート材料である。アパ
ーチャ円板28に沿ってアパーチャ36が存在することを表
示するために、指示線42がアパーチャ円板28の第２経路
に沿って等間隔に配置される。第２経路はアパーチャ36
の第１経路に同心である。更に第３図に示されるよう
に、アパーチャ36の各々及び対応する指示線42は、ホイ
ール10の中心Ｃに半径方向に正確に整合する。アパーチ
ャ36と同じく、指示線42は、放射エネルギをアパーチャ
円板28の不透明表面を選択的に通す光学的開口である。
指示線42は、均一な幅を有しアパーチャ円板28の外周縁
から半径方向内方へ延びそしてアパーチャ36の角度間隔
を表示する精密に形成されたスロット（slots;細溝）で
ある。スロット形状の一般開口が、指示線42と整合する
点において支持板26に切られ、前述のように支持板26を
光が通過することを許す。これらの一般開口は、各指示
線の幅より僅かに過大であり、指示線42により画成され
る放射エネルギの通過に干渉しない。

指示線42により画成される第２弓形経路が、電子センサ
44に整合して位置される。電子センサ44は、光放出器40
及び検出器38から成る。検出器38及び光放出器40の両者
は互いに間隔を置かれてフレーム22に固定される。第２
図に示されるように、指示線42のパターンを画成するア
パーチャ円板28の外方従属部分が、検出器38及び光放出
器40を画成するスペース内に受け入れられる。アパーチ
ャ円板28がセンサ44を通過して回転するとき、光放出器
40により放出される放射エネルギが指示線42に衝突し、
指示線42の幅により画成される光ビームが検出器38を打
ち、そして引き続いて１個のアパーチャがその角度方向
において存在することを表示する。従って、ホイール10
及びセンサ44が、機械的割り出し装置を使用する必要性
を回避し、ビーム軸線14に整合する選択されたアパーチ
ャの素早い正確な位置決めを生じる。

本発明は、またアパーチャ36の異なる１個をビーム軸線
14に整合させるように選択的に回転する制御手段に関す
る。本発明の制御手段の重要な特徴は、検出器38の分割
の特徴である。第３図に見られるように、検出器38は、
２個の感光性ダイオードを有する分割セルから成る。２
個の感光性ダイオードは、アパーチャホイールの回転軸
線12に垂直の断面形状が半円形である弓形輪郭をそれぞ
れ有すると共に、弓形輪郭の平面が向合うように配置さ
れる。これらの対向する平面は、中心Ｃに関し半径Ｒに
沿って対称的に配向される。放出器40により生成される
光が運動する指示線42を通過し、分割セルの１つの半部
を他の半部の前に打つと、分割セルの間の電圧の差異が
生成される。更に１個の指示線42が与えられた半径Ｒに
沿って対称的に整合されると、感光性ダイオードの各々
における電圧は均衡する。各運動する指示線42が２個の
感光性ダイオードを横切って回転するので、２個の感光
性ダイオードが釣り合った電圧を有する点は、制御手段
に、１つの指示線が半径Ｒについて精密な半径方向対称
にあることを表示する。第２図に示されるスイッチ45
が、制御手段に結合され、そして歯車25上に方向付けら
れるピン46により参照の指示線として働く指示線42の１
つに半径方向に整合し係合するためフレーム22に固着さ
れる。スイッチ45は、ピン46により付勢されるとき、制
御手段に、フレーム22上のスイッチ45の位置により画成
される参照点に参照指示線が存在することを表示する。
制御手段は、ホイール10を回転することにより割り出し
工程を始め、参照指示線をスイッチ45に関連させる。こ
のように、ホイール10がセンサ44を通りいずれかの方向
へ回転されるとき、センサ44により生成される均衡点の
数を数えることにより、制御手段はホイールの関連され
た参照点に対してホイールの角度変位を計算し、アパー
チャ36の異なる寸法の１個をビーム軸線14に整合させて
選択的に配向させる。光放出器40が赤外線源であり、検
出器38が赤外線検出器であり、そしてスイッチ45が任意
の形式の運動感知器であることが留意されるべきであ
る。

第５図は、本発明に用いられる制御手段のブロック図で
ある。本発明の制御手段は、ホイール10をフレーム22に
対して２つの速度でアパーチャ集合体であるホイール10
を回転することにより正確に且つ精密に位置決めする。
前述のように、スプリットセル検出器38が、１つの指示
線が半径Ｒに精密に半径方向に整合するとき、釣り合っ
た電圧を発生する。検出器38の各スプリットセルに発生
される電圧は、零検出器（null detector）600に入力さ
れる。次に零検出器600は、零点を表示する信号として
釣り合った電圧を識別し、釣り合った電圧の存在に対応
して信号を発生する。また、与えられた参照指示線に関
するアパーチャ円板28に沿う指示線42の弓形位置に対応
する位置値が、コントローラ即ちCPU100へ入力として入
れられる。更にCPU100に入れられたデータが、異なるア
パーチャ36をビーム軸線14に整合して次々に位置決めす
ることをCPUに命ずる。零検出器は、一旦零点を識別す
ると、信号を発生し、その信号がパルス発生器500に受
け入れられる。次にパルス発生器500が、零の存在に対
応してCPU100へ入力されるパルスを発生する。CPU100
は、指示線がセンサ44を通過して回転するとき、パルス
を合計し、パルスの合計を、所望の次のアパーチャ36に
対応する指示線の位置値を確認する入力データと比較す
る。パルスの合計及び信号の比較を可能にする特定のエ
レメントの詳細な説明が、第６図の説明において現れ
る。合計パルスと次の所望の位置値の間の差異又は不釣
り合いが、ホイール10が次の所望の位置に対応する指示
線から２以上離れた指示線に位置されることを表示する
とき、CPU100が電圧制御発振器700に命令する電圧信号
を発生し、次にマイクロステッパ（microstepper;微少
逓降器）800がステップモータ16を高速の第１速度で回
転させる。しかしながらCPU100が合計パルスと次の所望
位置値の間の不釣り合いを決定しホイール10が次の所望
位置に対応する指示線の１個の指示線内に位置されるこ
とを表示するとき、ステップモータ16の制御はCPU100か
らアナログスイッチ900に移される。電圧制御発振器700
は、入力として、アナログスイッチ900により発生され
る第２電圧信号を受け取り、選択された指示線を緩速の
第２速度で与えられた半径Ｒに精密に整合させる。アナ
ログスイッチ900により発生される緩速の第２速度は、
スプリットセル検出器38を付勢する光量に比例する。し
かしながら一旦電圧の釣り合いが検出器において達成さ
れると、緩速の第２速度信号は止み、ステップモータ16
は停止し、指示線42の選択された１個が、スプリットセ
ル検出器の各半部に精密に対称的に整合して位置され、
アパーチャ36の選択された１個がビーム軸線14に精密に
整合して位置される。このように本発明の制御装置は、
高速の第１位置決め速度及び緩速の第２位置決め速度を
提供し、選択された指示線をセンサの１つの指示線内に
第１速度で急速に位置合わせし、引き続き選択された指
示線をスプリットセル38と整合するように緩速の第２速
度で精密に移動させる。

本発明の他の特徴によると、制御装置はホイール10を現
在位置から次の所望の位置へ最短経路を通り回転する。
アパーチャ36の選択された１個が急速に割り出しされる
とき、異なるアパーチャ寸法及び形状を用いる図形情報
の形成において時間の大きな節約が達成されることが理
解されるべきである。第６図は、本発明において用いら
れホイール10の回転方向を直接的に制御するCPU論理回
路のブロック図を示す。前述のようにモータ16は、ホイ
ール10を時計回り方向又は半時計回り方向のいずれかに
おいて駆動する。CPU論理回路は、各指示線の参照指示
線からの増加する弓形距離に対応する増加値に関係す
る。入力110として入力されるデータが、特定のアパー
チャ形式を整合する指示線に対応する値に関係させる。
割り出しされるべき次の所望の位置が、指示線値を参照
して、入力として入れられ、CPU100のレジスタ（regist
er;記録器）200に一時的に記録され、次の選択されたア
パーチャ寸法が割り出しされるべきとき比較器300へ入
力される信号へ変換される。CPU100は、カウンタ400を
用いて前述のセンサ44を通過する指示線の運動により発
生されるパルスを合計する。参照指示線に関するこれら
のパルスの計数において、カウンタ400は、スイッチ45
により画成される固定参照点に対するアパーチャ円板28
の角度位置を表示する合計値を保持する。ホイール10の
現在位置に対応する信号がカウンタ400から比較器300へ
入力される。アパーチャ36の他の１個をビーム軸線14に
整合して割り出しすることが望まれる場合は、第６図に
示されるCPU回路は、合計された現在値を次の所望の位
置値と比較することにより次の位置への最短距離を達成
する回転方向を決定する。CPU100は、比較器300を用い
てその２つの値を比較し不均等として量における差を認
識する。比較器300は、現在位置値の量に関する不均等
を評価し、その値の間の差が零より小さい第１信号を発
生するか、又は逆に量の間の差が零より大きい第２方向
信号を発生する。各方向信号は、ホイール10の２つの回
転方向の１つ終始一貫して対応する。適切な方向信号が
電圧制御発振器700に入力され、モータ16を駆動し、継
続してホイール10を値の間の差の量だけ時計方向又は反
時計方向のいずれかへ回転させ、アパーチャ36の次の選
択された１つを最短距離によりビーム軸線14に整合する
ように位置させる。比較される値の間に不均衡が存在し
ない場合、選択されたアパーチャが既にビーム軸線14に
整合することを表示し、モータ16は付勢される必要がな
い。従って比較器300は、加工片Ｆに対するフォトヘッ
ド８のトレース運動を制御するCPU回路への運転信号を
発生する。

本発明によると、また、フォトヘッド８に用いられるア
パーチャ円板28は、不透明表面が形成される平坦な薄い
透明なシート材料から成る。アパーチャ円板28は、約1.
0ミリメートルの好ましい厚さを有する。アパーチャ36
及び指示線42を画成するマーク（marks;符号）の両通路
は、円板28の不透明表面の除去部分と著しく異なり、光
の開口が形成される透明部分である。これらの光開口は
円板28上に薄いフイルムの露光の方法により形成され
る。アパーチャ円板28の製造において、アパーチャ36及
び指示線42は、未露光感光性図形フイルム上に精密な光
源を用いる集中光により露光される。本発明に用いられ
るフォトプロッタ（photoplotter;光学的作図機）は、
フイルム上にアパーチャ及び指示線の精密な方向及び形
状を露光するために用いられ得る精密な光源のフォトプ
ロッタである。一旦集中光がフイルム上に露光される
と、フイルムは現像され、マークを画成する陽画像がフ
イルム上の露光された点から生じる。陽画像は次にマス
タ透明画像（master transparency）に用いられ、基質
材料（a substrate material）上にマークのパターンの
コピーを接触印刷する。基質材料は、好ましくは円板形
の透明プラスチック等で形成される透明シートである。
不透明乳濁剤の薄い感光性の層が、前記マスタからマー
クのパターンの輪郭を接触印刷するために基質材料の一
方の表面に加えられた。マスタ上に現像されたマークの
パターンは、基質材料上に形成される乳濁剤の面に、感
光性乳濁剤の部分をマスタ通過光に露光することにより
移される。円板の接触印刷コピーにおいて、マスタが乳
濁剤面に接触して置かれ、マスタを通過する放射エネル
ギの歪曲が生じないようにされる。その結果、感光性乳
濁剤面の露光された区域が、周知の感光性作図技術によ
り現像されるときマスタにより画成されるマークの通路
の輪郭を正確に表す精密な画像を画成する。

乳濁剤フイルムは、放射エネルギ、好ましくは紫外線に
さらされるとき溶解度が変化する任意の数の感光性化合
物から選択され得る。同様にフォトレジストの乳濁剤
は、乳濁剤の露光された区域又は露光されない区域のい
ずれかの除去が適当な溶剤が加えられるとき生じるよう
に選定される。このように、マスタ上に画成されたマー
ク通路が陽画像により画成されることは必ずしも必要で
はなく、逆にアパーチャ円板28の所望の輪郭を発生する
ように選定される対応する乳濁剤フォトレジストに陰画
像により画成され得る。

本発明の１つの特徴は、容易に除去できるアーパチャ扇
形であって使用者の必要に応じ個々に注文に応じること
ができるアーパチャ扇形を備えるホイール10を提供する
ことである。第４図は、変形された支持板26に取り付け
られるアーパチャ扇形48を用いるホイール10即ちアーパ
チャホイール組立体10の第２実施例を示す。ピン32の半
径方向に並ぶ列は、支持板26及び歯車25に固着され、ア
ーパチャ扇形48を支持板26に固定する。マークの弓形パ
ターンを画成するアーパチャ扇形48の１個が、ピン46に
半径方向に整合して位置され、CPU100の初期設定点を提
供することを注意すべきである。ピン32の各対がアパー
チャ52を固着し位置決めする。アパーチャ52は、ビーム
軸線14に整合して可動のパイ形状（pie−shaped;円グラ
フのような形状）のアーパチャ扇形48上に形成される。
各アーパチャ扇形48に形成される１対の位置決め孔47は
ピン32と協働する。指示線42及びアーパチャ52を扇形48
上に画成するマークは、前記の方法と同じようにして基
質材料のパイ形状片上にこれらのマークを接触印刷する
ことにより形成され得る。しかしながら、扇形48を形成
するとき、露光されないフイルムの単に小片が一度に用
いられアーパチャ扇形48を作ることが理解されるべきで
ある。このように、使用者が単に少数の異なる寸法又は
形状のアーパチャを要求する場合、又は使用者が異なる
アーパチャ寸法を必要に基づき設計に加える場合におい
ては、アーパチャ扇形の使用が望ましい。更に円板28の
不使用部分の節約が、単に円板材料の小片が必要なとき
得られる。

本発明の好ましい実施例において説明されたが種々の変
形と置換が開示の構造及び方法に用いられ得ることが理
解されるべきである。例えば、支持板26はアルミニウム
合金から形成される軽量部材であるが、同様の強度及び
重量を有する任意の材料で作られ得る。従って本発明は
制限ではなく事例の方法により好ましい実施例において
説明された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフォトヘッドを用いる座標制御装置の
透視図、第２図は第３図の線２−２の沿うフォトヘッド
の断面図、第３図は第２図の線３−３に沿うフォトヘッ
ドの断面図、第４図は第２図の線３−３に沿う断面図で
あるが本発明に用いられるアパーチャ手段の他の実施例
を示す断面図、第５図は本発明に用いられるアパーチャ
手段の複式速度の割り出しを行う制御手段を示すブロッ
ク図、第６図は本発明に用いられる制御手段のブロック
図であり制御手段に協働して用いられるCPU論理回路を
より詳細に図示するブロック図である。２……集光レンズ、４……対物レンズ、６……白熱灯（放射エネルギ放出手段）、８……フォトヘッド、 10……アパーチャ手段（アパーチャホイール）、 12……回転軸線、14……ビーム軸線、 16……ステップモータ、 18……ピニオン、20……ベース、 22……フレーム、25……駆動歯車、 26……支持板、28……アパーチャ円板、 30……覆板、32……ピン、 33……ジャーナル軸受、 36……アパーチャ（透明部分、第１マーク）、 38……スプリットセル検出器、 40……光放出器、42……指示線（第２マーク） 44……センサ、45……スイッチ、 46……ピン、47……位置決め孔、 48……アパーチャ扇形、 52……アパーチャ、100……CPU、 200……レジスタ、300……比較器、 400……カウンタ、500……パルス発生器、 600……零検出器、700……電圧制御発信器、 900……アナログスイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｂ 26/02 Ｂ 9226−2Ｋ (72)発明者ヘンリー・エフ・バーダットアメリカ合衆国コネチカット州06040，マンチェスター，スカボロ・ロード 59

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビーム軸線（14）を備えるフレーム（2
2）、ビーム軸線に整合してフレームに支持され感光性
表面に画像を露光する放射エネルギを提供する放射エネ
ルギ放出手段、放射エネルギ放出手段により放出される
放射エネルギからビーム軸線に沿う光ビームを形成する
ビーム作画手段であってビーム軸線に一致して配置され
るビーム作画手段、及び複数の異なる寸法のアパーチャ
（36）であって回転の軸線に同心の第１弓形経路に沿っ
て互いに間隔を置かれるアパーチャを有するアパーチャ
手段（10）、を有する感光性表面に種々の画像を選択的
に露光する装置にして、支持手段がフレーム（22）に関し回転軸線の回りに回転
するようにアパーチャ手段を支持し、回転軸線がビーム
軸線にほぼ平行であり、第１弓形経路がビーム軸線に交
差し、駆動手段（16、18）が、フレーム（22）により支
持され、そしてアパーチャ手段（10）に係合され、ビー
ム軸線に整合してアパーチャの１個を選択的に位置決め
し、アパーチャ手段（10）が複数の指示線（42）を有
し、指示線が第１弓形経路に同心の第２弓形経路におい
て互いに等距離の間隔を置かれ、各アパーチャ（36）が
指示線の１つに半径方向に整合して配置され、初期設定
手段（45、46）が指示線に対して固定されそして指示線
の１つをフレームに対する参照位置に初期設定し、セン
サ（44）が、フレーム（22）に固定され、そしてアパー
チャ手段の第２弓形経路に整合して配置されて複数の指
示線（42）の１つがセンサ（44）を通過する毎に１個の
表示信号を発生し、制御手段（100）が、センサ及び駆
動手段に接続されてセンサから表示信号を受け取り、該
表示信号から参照位置に対するアパーチャ手段（10）の
現在位置を定め、そして駆動手段を付勢しアパーチャ手
段を回転させ、異なる寸法のアパーチャの１個をビーム
軸線に正確に整合して配置することを特徴とする装置。
【請求項２】請求項１に記載の感光性表面に種々の画像
を選択的に露光する装置にして、センサ（44）がスプリ
ットセル検出器（38）を含み、スプリットセル検出器
は、アパーチャ手段（10）の一方の側に配置される２個
の感光性ダイオードを含み、２個の感光性ダイオード
は、アパーチャ手段の回転軸線（12）に垂直の断面形状
が略半円形である弓形輪郭をそれぞれ有すると共に、弓
形輪郭の平面が向合うように配置され、且つ向合う平面
がアパーチャ手段の回転軸線（12）を中心とする半径
（Ｒ）に沿って対称的に配向されることを特徴とする装
置。
【請求項３】請求項２に記載の感光性表面に種々の画像
を選択的に露光する装置にして、アパーチャ手段（10）
の複数の指示線（42）がスロットにより画成され、スロ
ットが均一の幅を有しアパーチャ手段の回転軸線から半
径方向に延びることを特徴とする装置。
【請求項４】請求項３に記載の感光性表面に種々の画像
を選択的に露光する装置にして、センサ（44）が更にフ
レーム（22）に支持されそしてスプリットセル検出器
（38）に整合してアパーチャ手段（10）の他方の側に配
置される光放出器（40）を含み、複数の指示線（42）が
スプリットセル検出器を通過して回転されるときスプリ
ットセル検出器（38）が光放出器によって発生される放
射エネルギに感光性を有し、それによりアパーチャ手段
（10）が光放出器を通って回転されそして２個の感光性
ダイオードが付勢されるとき、光放出器から放出される
放射エネルギが複数の指示線の１個を通過するときに発
生される電圧差により、電気信号が発生されることを特
徴とする装置。
【請求項５】請求項４に記載の感光性表面に種々の画像
を選択的に露光する装置にして、アパーチャ手段（10）
が更に一般開口を有する軽量の支持板（26）を含み、一
般開口が２つの円形経路の回りに形成され、ビーム軸線
（14）及びセンサ（44）に整合する一般開口により画成
される各通路は、放射エネルギ放出手段（６）の各々及
び光放出器（40）から放出される放射エネルギが支持板
（26）を通過することを可能にし、アパーチャ手段が、
更に支持板に支持され透明部分（36）を有する不透明表
面を有する薄いシート材料（28）を含み、透明部分（3
6）がアパーチャ及び指示線を画成し、透明部分が、そ
れぞれ支持板上の一般開口に整合し、支持板から干渉さ
れることなく放射エネルギが透明部分を通過することを
可能にすることを特徴とする装置。
【請求項６】請求項５に記載の感光性表面に種々の画像
を選択的に露光する装置にして、薄いシート材料（28）
が支持板（26）に円形に重なりアパーチャ手段の中心軸
線（12）と一致する中心（Ｃ）を備える円板形を有し、
薄いシート材料上に形成されるアパーチャ（36）が互い
に異なるような寸法又は形状であることを特徴とする装
置。
【請求項７】請求項６に記載の感光性表面に種々の画像
を選択的に露光する装置にして、アパーチャ手段が、薄
いシート材料（28）にかぶさる透明覆板（30）、及び薄いシート材料（28）及び透明覆板（30）
のそれぞれに形成される位置決め開口に整合して支持板
（26）から上方へ延びるピン（32）を含むことを特徴と
する装置。
【請求項８】請求項４に記載の感光性表面に種々の画像
を選択的に露光する装置にして、アパーチャ手段（10）
が、一般開口を有する軽量の支持板（26）を含み、一般
開口が２つの円形経路に沿って支持板に設けられ、一般
開口により画成される各通路がそれぞれビーム軸線（1
4）及びセンサ（44）に整合されて放射エネルギ放出手
段（６）及び光放出器（40）から放出される放射エネル
ギが支持板（26）を通過することを可能にし、アパーチ
ャ手段（10）が更に複数のアパーチャ扇形（48）を含
み、各アパーチャ扇形が不透明表面を有す支持板上に支
持される薄いシート材料から作られ、各アパーチャ扇形
（48）が２個の透明部分であってそれぞれ１個のアパー
チャ（52）及び複数の指示線の１つを画成する２個の透
明部分を有し、各２個の透明部分が支持板（26）上の別
々の一般開口に整合されて放射エネルギが支持板（26）
に妨げられることなく薄いシート材料（28）の２個の透
明部分を通過することを可能にすることを特徴とする装
置。
【請求項９】請求項８に記載の感光性表面に種々の画像
を選択的に露光する装置にして、複数のアパーチャ扇形
（48）がパイ形状でありそしてアパーチャ手段の回転軸
線に同心の円弧を形成し、アパーチャ手段が更に支持板
に支持される複数のアパーチャ扇形にかぶさる透明覆板
（30）を含み、支持板が更に上方へ延びるピンであって
アパーチャ扇形及び覆板の各々における整合する位置決
め開口内に受け入れられるピンを含み、複数のアパーチ
ャ扇形（48）が異なる寸法又は形状のアパーチャ（52）
を有することを特徴とする装置。
【請求項１０】請求項４に記載の感光性表面に種々の画
像を選択的に露光する装置にして、光放出器（40）が赤
外線源であり、感光性ダイオード（38）が赤外線感受性
を有し、放射エネルギ放出手段が白熱灯光源（６）であ
り、白熱灯光源が発散する光をアパーチャ手段上へ反射
する反射器を有することを特徴とする装置。
【請求項１１】請求項１に記載の感光性表面に種々の画
像を選択的に露光する装置にして、制御手段が、センサ
に関するアパーチャ手段の現在位置と所望の次の位置の
間に存在する指示線を通りアパーチャ手段を第１速度で
高速回転する第１速度制御手段（600、500）、及び第１
速度制御手段が所望の次の位置の１つの指示線内のアパ
ーチャ手段を高速で回転した後に第１速度より低速の第
２速度で所望の次の位置に対応する指示線をセンサに整
合させ精密に位置決めする第２速度制御手段（900）か
ら成ることを特徴とする装置。
【請求項１２】請求項11に記載の感光性表面に種々の画
像を選択的に露光する装置にして、第１速度制御手段が
入力（110）として所望の次の位置を受け入れるコント
ローラ（100）を含み、コントローラ（100）が現在位置
と所望の次の位置間に存在する指示線を通過して第１速
度でアパーチャ手段を急速に回転させ、コントローラ
（100）がいつアパーチャ手段が所望の次の位置の対応
する１つの指示線内を回転されるかを決定し、第２速度
制御手段がアナログスイッチ（900）を含み、いつアパ
ーチャ手段が所望の次の位置の対応する１つの指示線内
に位置されるかをコントローラ（100）が決定すると
き、アナログスイッチ（900）がコントローラ（100）に
より付勢され、アナログスイッチ（900）がアパーチャ
手段を緩速の第２速度で回転させ所望の次の位置の対応
する１つの指示線をセンサ（44）に整合させて精密に整
列させることを特徴とする装置。
【請求項１３】請求項１に記載の感光性表面に種々の画
像を選択的に露光する装置にして、駆動手段がアパーチ
ャ手段をその２つの回転方向のいずれか一方の方向に選
択的に回転させ、制御手段が、センサに対するアパーチ
ャ手段の現在位置に対応する指示線とアパーチャ手段の
次の所望の位置に対応する指示線との間の最短距離を決
定する手段、及び駆動手段を制御しアパーチャ手段をそ
の２つの回転方向のいずれか一方の方向に回転させ次の
所望の位置に対応する指示線を最短距離を介してセンサ
に整合させて位置させる手段を含むことを特徴とする装
置。
【請求項１４】感光性表面（Ｆ）に種々の画像を露光す
る光源及びアパーチャ円板（28）のフォトヘッドに対応
する位置を示す光センサ（44）を有するフォトヘッドに
おいて用いられるアパーチャ円板（28）にして、アパーチャ円板（28）が、アパーチャ円板の形状を画成
する一般的に不透明な表面を有する薄い平坦なシート材
料を有し、アパーチャ円板上に形成される第１マーク
（36）が中心の回りの第１弓形経路に配向され、第１弓
形経路の各第１マークは光源により発生される放射エネ
ルギが他は不透明なアパーチャ円板を介して感光性表面
へ通過することを選択的に可能にし、アパーチャ円板上
に形成される第２マーク（42）が第１弓形経路に同心の
第２弓形経路に配向され、第２弓形経路の各第２マーク
（42）は光センサ（44）により発生される放射エネルギ
が他は不透明なアパーチャ円板を介して光センサ（44）
に形成される検出器（38）へ通過することを可能にし、
第１弓形経路の各第１マーク（36）が第２弓形経路の第
２マーク（42）に半径方向に整合され、光センサ（44）
が、第１弓形経路を画成する第１マーク（36）の１個の
存在を、第２弓形経路を画成する対応する半径方向に整
合する第２マーク（42）が光センサ（44）を通り検出器
（38）を付勢するとき、識別することを特徴とするアパ
ーチャ円板。
【請求項１５】請求項14に記載のアパーチャ円板（28）
にして、不透明表面が薄い平坦なシート材料の表面上に
形成される薄い不透明フィルムであり、薄い平坦なシー
ト材料が透明な材料から作られ、第１経路を画成する第
１マークが薄い不透明フイルムの除去され薄い平坦なシ
ート材料の透明な部分を露出する部分であり、第１経路
を画成する第１マーク（36）の各々が互いに寸法又は形
状において異なることを特徴とするアパーチャ円板。
【請求項１６】請求項15に記載のアパーチャ円板（28）
にして、第２経路を画成する第２マーク（42）は薄い不
透明フイルムが除去され薄い平坦なシート材料の透明な
部分が露出される部分であり、第２経路を画成する第２
マーク（42）が均一な幅を有する円周に沿って配向され
るスロットであることを特徴とするアパーチャ円板。
【請求項１７】請求項16に記載のアパーチャ円板（28）
にして、アパーチャ円板（28）の厚さが、ほぼ1.0ミリ
メートルに等しいことを特徴とするアパーチャ円板。
【請求項１８】アパーチャ円板の製造方法にして、露光
されないフイルムのシートを用意し、精密な光源を用い
て該フイルム上の間隔をおいた点を露光し、該フイルム
を現像しマークとして該間隔をおいた点の輪郭を描く画
像を生成し、該画像をマスタとして用い、一般開口円板
形状を構成するための透明な基質材料を用意し、該基質
材料の表面に不透明な感光性乳濁液の薄いフイルムを当
て、該マークの輪郭を描く該マスタの上の区域を通し該
乳濁液の対応する区域へ光を通し、該基質材料表面上に
形成される該乳濁液を現像し該乳濁液の区域を精密に除
去し、該透明な基質材料を該マスタ上のマークの位置に
対応する点において露光することを特徴とする製造方
法。
【請求項１９】請求項18に記載のアパーチャ円板の製造
方法にして、該乳濁液のフイルムの表面に接触して該マ
スタを置き、そして該マークの輪郭を描くマスタの区域
を通して光を通過させ歪みなく該乳濁液のフイルム上に
該光を露光することを特徴とする製造方法。
【請求項２０】請求項18に記載のアパーチャ円板の製造
方法にして、該マークのパターンの陽画像を生成するよ
うに該フイルムを現像し、該陽画像をマスタとして用い
て該基質材料のシート上に該マークのパターンの不透明
輪郭を接触プリントすることを特徴とする製造方法。
【請求項２１】請求項18に記載のアパーチャ円板の製造
方法にして、該フイルム上に円形に配向される点のパタ
ーンを露光し、マークの第１円形経路及び該マスタ上の
第１円形経路に同心に配向されるマークの第２円形経路
を形成することを特徴とする製造方法。
【請求項２２】請求項21に記載のアパーチャ円板の製造
方法にして、該フイルム上に円形に配向される点のパタ
ーンを露光する工程が、該第１円形経路のマークの各々
が該マスタの第２円形経路のマークに半径方向に整合す
るように該点を露光することを含むことを特徴とする製
造方法。
【請求項２３】請求項22に記載のアパーチャ円板の製造
方法にして、該フイルム上に円形に配向される点のパタ
ーンを露光する工程が、異なる寸法又は形状のマークが
該マスタの第１円形経路に沿って形成されそしてスロッ
ト形状のマークが該マスタの第２円形経路に沿って形成
されるように、該点を露光する工程を含むことを特徴と
する製造方法。