KR100310279B1 - 패턴발생장치용라스터라이저 - Google Patents

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KR100310279B1
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게스레이 마크
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Abstract

본 발명은 패턴발생장치(503)에 대해 픽셀값을 발생시키는 라스터라이저에 관한 것이다. 픽셀값은 패턴발생장치의 인쇄기구(104) 를 구동시킨다. 라스터라이저는 인쇄될 패턴을 정의한 파일을 수신하고, 패턴을 서브프레임으로 분할하고, 각각의 서브프레임을 라스터라이징하고, 그리고 음영으로된 픽셀값의 패턴발생장치로의 설정을 좌표화 한다. 본 발명의 라스터라이저는 파일을 일이상의 서브프레임의 픽셀로 분할하고 변환하는 호스트 프로세서 수단(501); 각각의 서브프레임을 라스터라이징하는 기하엔진(505-508); 픽셀 음영값을 패턴발생 시스템으로 제공하는 빔 보드(512-513); 호스트 프로세서 수단을 기하엔진 및 빔보드에 결합시키는 직렬버스; 및 각각의 기하엔진을 각각의 빔보드에 결합시키는 픽셀버스(514) 로 주요 구성된다.

Description

패턴발생장치용 라스터라이저
본 발명은 디지탈 데이타 표현 형상 또는 대상을 패턴발생 시스템상에서 인쇄하기 위해 픽셀포맷으로 변환시키는 분야에 관한 것이다.
2. 종래의 기술
집적회로의 포토리소그래픽 제조에 있어서, 방사선 에너지에 반응하는 레지스트는 소정 패턴으로 노출되어 회로형상을 형성한다. 어떤 경우에, 에너지는 패턴을 포함한 마스크를 통과하며, 그로인해 반도체 몸체상에 포토레지스트를 선택적으로 노출시킨다. 다른 실례에서, 레지스트는 마스크 기판상에 있으며 방사에너지 방향자체가 제어되어 레지스트의 패턴을 형성한다. 선택적 노출은 마스크(또는 레티클)를 형성하는 부분에 따라 수행될 수 있거나, 또는 반도체 웨이퍼를 피복하는 레지스트막상에 직접 "기입(write)"하도록 수행될 수 있다. 자외선, 가시광선, 간섭광, X-선, 및 전자빔(E- 빔)을 포함하는 몇가지 방사에너지원이 이용되어왔다.
집적회로의 포토리소그래픽 제조용 시스템은 본 발명의 양도인에게 양도된 미합중국 특허공보 4,796,038인 "레이저 패턴발생장치" 에 기재되어 있다. 미합중국 특허공보 4,796,038에서 회로패턴은 레이저빔을 편향시키고 레이지 빔과 관련하여 워크피스(work piece)를 이동시킴으로써 워크피스상에 기입되어진다. 단일 레이저빔은 8빔으로 분할되어 브러시(brush)를 형성한다. 다수의 빔은 음파- 광변조기(AOM)를 통과한다. AOM은 회로패턴을 형성하는 전기신호를 수신한다. AOM은 워크피스상의 기입시에 빔의 강도를 제어하는데 이용된다. 조정미러는 다수의 빔을 줌 렌즈 배열을 통해 회전 다변형 미러쪽으로 향하게하는데 이용된다. 조정미러는 워크피스의 이동에 반응하여 빔을 조정하고 정렬하는데 이용된다. 줌 렌즈 배열은 빔의 크기와 배치를 조정하기 위한 것이다. 회전 다변형 미러는 다수의 패싯(facet)을 가지며 빔을 워크피스상에서 주사(scan)하는데 이용된다. 연속적인 주사를 통해, 스트라이프(stripe)(스테이지의 일패스)는 워크피스상에 인쇄된다. 다수의 스트라이프는 또한 집적회로 패턴의 다른 부분을 구성한다. 그후, 회로의 모든 스트라이프는 워크피스상에 인쇄된다. 따라서, 회로패턴은 워크피스상에 기입된다.
미합중국 특허공보 4,796,038의 레이저 패턴 발생장치를 구현한 시중 이용가능한 시스템은 오레곤, 비버톤의 에텍 시스템즈, 인코오퍼레이티드의 CORE 2100, 2500, 및 WAFER WRITE 60000 시스템이 있다.
상술된 바와같이, AOM 에 의해 수신되는 전기신호는 라스터라이저에 의해 발생된다. 라스터라이징됨으로써 패턴을 픽셀값의 집합으로 변환시키게 된다.
이러한 라스터라이저는 본 발명의 양도인에게 양도된 미합중국 특허공보 4,806,921 인 "패턴 발생기용 라스터라이저"에 기재되어 있다.
방사에너지 빔의 조정에 대한 개선된 제어방법은 본 발명의 양도인에게 양도된 미합중국 특허공보 4,956,650 인 "패턴발생시스템" 에서 찾을 수 있다. 상기는 빔의 턴온/턴오프시에 비선형성의 정정을 고려한다.
라스터방식은 회로패턴의 비트- 매핑된 화상을 생성하는 것과 개념적으로 유사하다. 비트- 매핑된 화상은 다수의 픽셀값을 포함한다. 각각의 픽셀값은 AOM으로 전송된 전기신호와 대응한다. 집적회로를 인쇄하는데 요구된 정밀한 세부사항을 얻기 위해서, 주소격자는 픽셀격자보다 더 세밀하다. 전기신호를 AOM으로 제공하는 흐름이 제 1도를 참조하여 기술된다.
제 1도를 참조하면, 기하명령 및 배치명령을 포함한 파일(101)은 라스터라이저(102)에 제공된다. 파일(101)은 시중 공지된 기입포맷, 예를들어 MEBES포맷 또는 ALF포맷중의 하나일 수 있다. 라스터라이저(102)는 회로패턴의 비트- 매핑된 화상(103)을 생성한다. 따라서, 패턴의 비트- 매핑된 화상은 수차례 웨이퍼상에 인쇄된다. 그후 비트- 매핑된 화상(103)은 AOM(104)으로 제공된다. AOM(104)은 워크피스상에 레이저 빔의 노출을 제어하며, 효과적으로 인쇄동작을 제어한다.
공지된 라스터라이저는 그들의 렌더링속도, 2 비트강도, 및 그들의 유연성에 제한된다. 따라서, 본 발명의 목적은 증가된 속도로 다중 픽셀강도를 제공할 수 있고 배율성을 고려할 라스터라이저를 제공하는 것이다.
(발명의 요약)
패턴발생 장치를 위한 픽셀값을 발생시키는 라스터라이저가 개시된다. 픽셀 값은 패턴발생장치의 인쇄기구를 구동시킨다. 라스터라이저는 인쇄될 패턴을 정의한 파일을 수신하고, 패턴을 서브프레임으로 분할하고, 각각의 서브프레임을 라스터라이징하고, 그후 픽셀의 설정을 패턴발생장치에 좌표화한다.
본 발명의 라스터라이저는 상기 파일을 일이상의 서브프레임으로 분할하고 변환하는 호스트 프로세서수단; 각각의 서브프레임을 패스터라이징(Pasteurizing)하는 기하엔진(geometry engine); 픽셀을 패턴발생장치에 저장하고 전달하는 빔보드(beam board); 호스트 프로세서 수단을 기하엔진과 빔보드에 결합시키는 직렬버스; 및 각각의 기하엔진을 빔보드에 결합시키는 픽셀버스로 주요 구성된다.
호스트 프로세서는 직렬버스를 통해 개별적인 서브프레임을 개별적인 기하엔진에 전송한다. 기하엔진은 서브프레임을 병렬적으로 픽셀로 라스터라이징한다. 기하엔진은 픽셀버스를 통해 패킷으로 픽셀을 빔보드로 전송한다. 각각의 빔보드는 패턴발생장치의 단일 기입요소, 예를들어 빔과 인터페이스한다. 호스트 프로세서는 또한 기하엔진으로부터 빔보드로의 픽셀패킷의 전송 및 빔보드로부터 패턴발생장치로의 픽셀값의 전송을 제어한다.
제1도는 패턴발생장치의 픽셀강도 발생에 대한 전체흐름을 예시하는 도면,
제2a도는 본 발명의 본 바람직한 실시예에 의해 이용된 시간지연의 도입이후 마지막 화상 플레인에서의 빔 편성을 예시하는 도면,
제2b도는 시간지연의 도입이전 빔 편성을 예시하는 도면,
제2c도는 시간지연의 도입이후 빔 편성을 예시하는 도면,
제2d도는 본 발명의 본 바람직한 실시예의 스테이지운동 및 빔운동으로 생긴 인쇄각도를 예시하는 도면,
제2e도는 발생될 패턴의 회전으로 생긴 오정렬(misalign)된 인쇄화상을 예시하는 도면,
제2f도는 본 발명의 본 바람직한 실시예에서 이용될 수 있는 바와같은 픽셀 시간 지연의 도입이후 정정된 인쇄화상을 예시하는 도면,
제3a도는 본 발명의 본 바람직한 실시예에 의해 이용된 기입격자(writing grid)를 예시하는 도면,
제3b도는 본 발명의 본 바람직한 실시예에 의해 이용된 마스크상의 인쇄방식을 예시하는 도면,
제3c도는 본 발명의 본 바람직한 실시예에 의해 수행된 인쇄방식의 더브테일(dovetail) 형상을 예시하는 도면,
제4도는 본 발명의 본 바람직한 실시예에 의해 이용된 기하좌표 및 프레임을 예시하는 도면,
제5도는 본 발명의 본 바람직한 실시예의 라스터라이저(rasterizer)를 예시한 블록도,
제6도는 본 발명의 본 바람직한 실시예에서 이용될 수 있는 바와같은 기하 엔진(geometry engine)을 예시한 블록도,
제7a도는 본 발명의 본 바람직한 실시예에 의해 이용될 수 있는 바와같은 2개의 서브픽셀 맵을 예시하는 도면,
제7b도는 종래 기술에 공지된 바와같은 전 서브픽셀 맵을 예시하는 도면,
제7c도는 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용될 수 있는 바와 같은 샘플링 된 서브픽셀 맵을 예시하는 도면,
제8도는 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용될 수 있는 바와 같은 빔보드(beam board)를 예시하는 블록도,
제9도는 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용될 수 있는 바와 같은 픽셀버스를 예시하는 블록도,
제10도는 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용될 수 있는 바와 같은 픽셀버스 전송 프로토콜의 순서도.
패턴발생장치에 이용되는 픽셀값을 발생시키는 방법 및 장치가 기술된다. 이러한 레이저 패턴발생장치는 특히 집적회로의 포토리소그래픽 제조의 이용에 적합하다. 하기의 기술에서, 다수 특정 세부사항은 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해서 셀크기, 인쇄방식등과 같이 설정된다. 그러나, 본 발명이 이러한 특정 세부사항없이 실시될 수 있다는 것은 본 기술의 당업자에게 명백할 것이다. 다른 실례로써 임의의 프로토콜, 및 타이밍 측면은 본 발명을 불필요하게 불명료히 하지 않도록 상세히 개시되지 않는다.
본 발명의 분야는 미합중국 특허상표국의 개시문서목록에 따라 정리된 개시 문서번호 311534 및 309875 에 개시되어 있다.
본 발명에 이용될 수 있는 패턴발생장치는 본 발명의 양도인에게 양도된 아직 일련 번호가 부여되지 않은 공동출원인 "개선된 레이저 패턴발생장치" 에 기술되어 있다.
인쇄발생장치를 기술하기 이전에, 빔편성, 이용된 에러평균화기법 및 전반적인 인쇄방식을 기술하는 것이 필요하다.
(빔편성)
상술된 바와같이 초기 레이저 빔은 32 빔으로 분할되며 워크피스상에 화상을생성하기 위해 조정된다. 제2a도는 시간지연이 도입된 이후 마지막 화상플레인에서의 효과적인 빔편성을 예시한다. 제2a도를 참조하면, 빔은 각각 2개의 16 빔의 군(201 및 202)으로 편성된다. 군내의 각각의 빔은 스트라이프 축에서 정해진 고정된 소정간격, 즉 2X 픽셀간격(0.533μm)으로 분리된다. 본 바람직한 실시예에서 빔직경은 대략 0.4 미크론이다. 적절하게 빔을 조정하기 위해서, 빔은 1 또는 2의 미크론 이상으로 분리되어야 하지만 빔이 0.533μm 간격으로 분리된 것처럼 인쇄되어야 한다. 본 바람직한 실시예에서 픽셀단위는 0.2666μm(또는 25 까32/3nm의 폭)이다. 2 군사이에는 스트라이프축으로 3X 픽셀간격이 포함된다(0.8μm). 2 섹션사이의 스트라이프축에서의 상기 간격은 디애스티멀 분할(diastemal split)로써 인용된다. 디애스티멀 분할은 인쇄처리시의 연속적인 패스동안 적합한 에러평균을 발생시키는 역할을 한다.
워크피스가 브러시와 직교한 방향으로 이동하여 소정패턴을 성취할 때, 브러시에서 각각의 빔에 대한 데이타는 n클록(또는 픽셀주기)만큼 지연된다. 본 바람직한 실시예에서, n 은 6이다. 상기는 빔이 정확한 위치에 놓일때까지 데이타를 지연한다. 상기 지연은 주사방향에서의 빔사이의 간격과 대응한다. 효과적인 브러시는 직선이다.
제2b도는 시간지연의 도입이전 빔편성을 예시한다. 제2b도를 참조하면, 시간 지연없이, 브러시로 구성되는 빔은 각도θ(세타)(210)에서 인쇄된다. 픽셀(211)사이의 간격 및 디애스티멀 분할은 스트라이프축과 관련한다는 것을 주목해야 한다.
이제 제2c도를 참조하면, 시간지연 이후의 빔인쇄가 예시되어 있다. 빔(220)이 먼저 인쇄되고 스테이지가 왼축에서 오른측으로 이동하고 있다고 가정한다면, 잔여 빔(221-233)도 마찬가지로 지연되어 결과적인 인쇄화상은 직선을 이룬다.
(인쇄각도)
인쇄처리가 발생할 때, 스테이지운동 및 빔운동은 스테이지 운동과 관련하여 각을 이룬 선을 생성한다. 상기는 제2d도에 예시되어 있다. 제2d도로부터 스테이지 운동(260)이 빔운동(261)과 직교한다는 것을 알 수 있다. 제 1스위프(sweep)(262)는 빔운동축(263)과 관련하여 각을 이룬 선을 생성한다·각도는 tan-1(32/4096)또는 tan-1(91/128)인 7.812mrad이다. 인쇄각도는 인쇄를 일방향으로 제한한다는 것을 주목해야 한다. 그렇지않으면, "헤링본(herringbon)" 패턴을 초래할 수 있다.
전체패턴은 상기 각도로 인쇄된다. 인접패스의 개시위치는 제 1스위프가 모두 지그- 재그없이 정렬하도록 오프셋된다. 다음으로, 전체 인쇄된 화상은 상기 각도로 회전된다. 상기 방식으로 전체패턴이 회전된다. 대상(object)은 각도를 가지고 인쇄되어야 한다. 상기를 수행하기 위해서 스테이지 운동의 축은 여각에서 다변형 스핀의 축으로 설정된다. θ를 18.434°로 설정하는 지연은 다변형 축으로 정확히 정렬된 브러시를 가져온다. 따라서 주사 밑넓이는 제2e도에 지시된 바와같이 평행 4변형을 나타낸다. 상기는 미합중국 특허공보 4,796,038에 기술된 레이저 패턴발생에 이용된 방법이다.
평행 4변형의 단부 정렬에서의 에러는 보다 덟은 32 빔시스템의 브러시에 대한 픽셀의 1/2이다. 상기는 수용가능한 에러률과 많이 비교된다. 보상을 위해, 매픽셀은 각을 이룬 브러시를 생성하기 위해 약간씩 지연되어, 결국 인쇄된 영역이 평행 4변형 대신에 장방형을 이룬다. 20ns의 인쇄 클록 주기에 따라, 최대지연은 대략 20ns 까1/2 또는 10ns 이다. 빔 사이의 지연증분은 0.312ns이다. 상기는 빔편성과 관련하여 상술된 빔지연에 부가하여 부가된 시간(초)지연인 것을 주목해야 한다. 마지막 결과는 제2f도에 예시된 바와 같다.
(인쇄방식 및 에러평균화)
픽셀주소 격자를 충분히 작게 형성함으로써, 발생할 수 있는 임의의 격자 스냅에러는 무시할 수 있는 것으로 여겨왔다(상기는 또한 줌렌즈 어셈블리에 대한 요구를 필요로 하지 않는 효과를 가진다). 소정의 주소걱자는 25nM의 배수이다. 선택된 주소격자는 25nM/3 또는 8.3333nM이다. 각각의 픽셀단위는 32 주소격자 단위를 표현한다. 상기를 수행하기 위해, 에지배치에 대한 빔강도 변화(농도)가 이용된다. 종래의 시스템에서, 농도는 워크피스상에 연속적인 물리적 스테이지 패스를 거쳐 우선적으로 성취되었다. 많아야 일 중간 농도값이 빔강도에 의해 직접 도입되었다.
본 발명의 본 바람직한 실시예에 있어서, 농도는 브러시에서 빔의 17 레벨의 강도변화를 거쳐 형성되며 선택적으로는 연속적인 물리적 스테이지 패스를 거쳐 형성된다. 강도값은 패턴발생장치에 결합된 라스터라이저에 의해 발생된다.
해결책을 증가시키고 평균화를 개선시키기 위해서, 정상(normal)격자에 따라 일패스가 수행되고 빈틈(interstitial)격자에 따라 일패스가 수행된다. 각각의 패스동안 2 군의 16 빔은 서로 인터리빙(interleaving)된다. 빈틈격자는 스트라이프 축과 주사축에서 픽셀당 1/2씩 정상격자로부터 오프셋된다. 효과적으로, 4 패스가 2물리적 스테이지 패스로써 수행된다. 각각의 군의 빔과 각각의 패스에 대해 데이타가 개별적인 다변형 패싯상에 기입된다. 그러나, 4 번 동일 데이타를 인쇄하는 대신에, 4 패스동안 데이타가 개별적인 픽셀을 인쇄한다. 빔 직경은 픽셀간격보다 더 크기때문에, 평균화는 인접 픽셀사이에서 수행된다. 상기 평균화기법은 회전미러의 개별적인 패싯상에 인쇄될 매 다른 픽셀에 관련한다.
본 바람직한 실시예에서 이용된 픽셀격자는 제3a도에 예시되어 있다.
제3a도를 참조하면, A 및 B로 명명된 픽셀은 일 스테이지 패스로 인쇄되며 C 및 D로 명명된 픽셀도 일 스테이지 패스상에 인쇄된다. A 및 B로 명명된 픽셀은 정상격자상에 인쇄되며, 반면 C 및 D로 명명된 픽셀은 빈틈격자상에 인쇄된다.
일반적으로, 인쇄시스템은 워크피스가 스트라이프축을 따라 이동할 때 레티클을 가로질러 주사축을 따라 프레임을 인쇄할 것이다. 프레임은 하기에 더욱 상세히 기술될 인쇄단위이다. 유추에 의해, 수평이동표면을 가로질러 위아래로 진행하는 브러시동작을 가시화하여 스트라이프를 생성한다. 스트라이프가 완료되는 경우에, 레티클상의 위치에 인쇄방식으로 인쇄될 다음 스트라이프는 완료된 스트라이프의 바로 하부에 존재한다. 상기 방식은 데이타가 개별적인 2스트라이프간인 레티클을 인쇄하는데 적합하다.
동일 데이타를 가진 다수의 다이를 포함한 마스크 또는 웨이퍼를 인쇄하기 위해서, 개별적인 방식이 이용된다. 제3b도는 레티클 또는 웨이퍼상에 집적회로의 어레이를 인쇄하는 일반적인 인쇄방식을 예시한다. 제3b도를 참조하면, 스트라이프는 스트라이프축을 따라 기판의 표면을 가로질러 인쇄된다. 레티클 및 웨이퍼는 다수의 다이로 구성되어 있다는 것을 주목해야 한다. 레티클 또는 웨이퍼상의 각각의 다이는 동일한 회로패턴을 가질 것이다. 따라서, 다이의 각각의 행에 대한 데이타의 재계산 및 재로딩을 피하기 위해서, 다이의 각각의 행에 대한 각각의 일치하는 스트라이프는 한번에 인쇄된다. 상기는 제3b도에 예시되며 여기에 기판상의 다이의 각각의 다양한 행에 대한 스트라이프(301)가 인쇄되어 있다. 상술된 바와같이, 각각의 스트라이프는 주사축에 따른 프레임의 인쇄에 의해 인쇄된다. 상기는 제 4도와 관련하여 좀더 명백해질 것이다.
제3c도는 더브테일링(dovetailing)으로써 인용되는 인쇄방식의 또다른 측면을 예시한다. 2 패스가 서로 이웃하여 인쇄되는 경우 주사선의 단부의 상대배치에 충돌(butting)에러로써 공지된 작은 에러가 존재한다. 더브테이링 기법에 의해 각각의 빔에 의해 형성된 주사선은 주사방향에서 교대로 오프셋된다. 상기는 오프셋의 간격으로 층돌접합의 에러를 효과적으로 평균화한다.
제3c도를 참조하면, 빔브러시의 일부가 예시되어 있다. 제 1패스동안, 빔(A1, A2, 및 A3)은 빔(B1, B2, 및 B3)으로부터 오프셋된다. 패스 n과 충돌하는 패스 m 동안, 빔은 동일한 오프셋을 보유한다. 본 바람직한 실시예에서 오프셋은 32 픽셀이다. 따라서, 결과적인 빔으로부터의 인쇄는 인터리빙된다는 것을 알 수 있다.
충돌접합에러는 정상격자와 관련한 주사오프셋에서 빈틈격자를 인쇄함으로써 더욱 감소된다. 상기 방식으로 충돌접합을 가진 영역은 충돌접합이 없는 영역과 평균화된다.
제 4도는 본 발명의 본 바람직한 실시예에서 이용된 기하좌표 및 인쇄단위를 예시한다. 제 4도를 참조하면, 주사축(401)과 스트라이프축(402)이 예시되어 있다. 제3b도를 참조하여 상술된 바와같이, 스트라이프는 기판을 가로질러 인쇄된다. 정확한 픽셀데이타를 발생시키기 위해서, 스트라이프는 다양한 부분으로 분해된다. 제 1단위는 프레임, 예를들어 프레임(403)으로 인용된다. 프레임(403)은 즉, 1024셀의 폭과 4096 픽셀의 높이를 가진 영역이다. 픽셀은 다수의 빔중에서 인쇄되는것에 대응한다. 본 바람직한 실시예에서의 픽셀은 0.26666μm 의 폭을 가지며 17레벨의 농도를 가질것이다. 프레임은 4서브프레임, 예를들어 서브프레임(404)으로 구성된다. 서브프레임은 1024 픽셀의 폭과 1024 픽셀의 높이를 가진다. 프레임 및 서브프레임은 다수의 주사선, 예를들어 주사선(405)으로 구성된다. 주사선은 브러시의 일 스위프이다. 브러시의 스위프는 프레임의 높이에 대해 발생한다. 브러시는 32 픽셀 폭이기 때문에 주사선은 32 × 4096 픽셀을 가진다.
본 바람직한 실시예의 라스터라이저의 개요
제 5도는 본 바람직한 실시예의 라스터라이저의 블록도이다. 호스트- 컴퓨터(501)는 회로패턴을 정의한 데이타를 수신하기 위해 의부 컴퓨터 시스템(502)과 인터페이스하며, 인쇄제어정보를 수신하는 패턴발생장치(503)에 인터페이스한다. 외부 컴퓨터 시스템(502)으로부터 수신된 데이타는 전형적으로 배치상의 명령을 포함한 파일 및 기하표현에 대한 파일이다. 이러한 파일은 MEBES 또는 ALF와 같은 공지된 포맷중 하나일 수 있다. 대다수의 공지된 시중 이용가능한 응용프로그램, 예를들어, 캘리포니아, 산호세의 케이던스(CADENCE)의 "DRACULA", 또는 캘리포니아, 로스게이토스의 트랜스크립션 엔터프라이시스 리미티드의 "CATS" 는 상기 파일을 생성하는데 이용될 수 있다. 호스트 컴퓨터(501)의 컴퓨팅 수단은 라스터화를 위한 기하표현을 기하엔진(GE; 504-511)에 의해 분할하고 변환한다.
본 바람직한 실시예의 호스트 컴퓨터(501)는 캘리포니아, 마운틴 뷔우의 선 마이크로시스템즈의 "SPARCSTATION 10"워크스테이션이다. 그러나, 동일한 동작 특성을 가진 다른 시중 이용가능한 또는 독점 컴퓨터시스템이 본 발명의 정신과 영역을 벗어나지 않는 한에서 이용될 수 있다. 기하엔진(504-511)은 직렬버스(515)를 통해 호스트컴퓨터(501)에 결합된다. 직렬버스(515)를 통해 기하엔진(504-511)은 기하표현을 수신한다.
제 5도에 기하엔진(504-511)이 예시되어 있다. 그러나, 본 바람직한 실시예에서는 24기하엔진이다. 기하엔진(504-511)은 기하표현을 서브프레임의 농도 픽셀맵으로 변환한다. 각각의 픽셀값은 대응위치에 소정의 빔강도를 나타낸다. 기하엔진이 서브프레임을 완료한 이후, 픽셀패킷은 다수의 빔보드로 전송된다. 제 5도에서는 2빔보드, 예를들어 빔보드(BB; 512-513)만이 예시되어 있지만, 본 바람직한 실시예에서는 32 빔보드이다.
각각의 빔보드는 패턴발생장치의 레이저빔중 하나에 픽셀데이타를 제공한다. 각각의 빔보드는 픽셀버스(514)를 통해 각각의 기하엔진에 접속된다. 예시되어 있지는 않지만, 각각의 빔보드는 호스트컴퓨터(501)와의 통신을 위해 직렬버스(515)에 또한 접속된다. 빔보드는 기하엔진으로부터 픽셀데이타를 수집하고 저장한다. 빔보드는 픽셀데이타의 설정을 패턴발생장치에 좌표화한다.
라스터라이저 아키텍쳐의 특징은 그것의 배율성(scalability)에 있다. 예를들어, 라스터라이저가 32 이상 또는 이하의 빔이 요구되는 패턴발생장치와 이용되어야 한다면, 더 많거나 또는 더 적은 빔보드가 이용될 수 있다. 더욱이, 이용된 기하엔진의 수는 소정의 픽셀 렌더링 성능에 의존하여 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
이제, 라스터라이저의 각각의 구성요소를 더욱 상세히 기술한다.
(호스트 컴퓨터)
인쇄를 위한 기하데이타는 기하엔진에 의한 변환의 준비시에 호스트컴퓨터에 의존된다. 일반적으로, 호스트컴퓨터는 외부 컴퓨터 시스템으로부터 수신된 기하데이타 및 배치명령을 각각의 기하엔진에 대한 서브프레임으로 전송하고 분할한다. 호스트컴퓨터에 의해 발생된 기하데이타는 압축된 데이타형태이거나 또는 압축되지 않은 데이타 형태일 수 있다. 압축된 형태의 데이타는 데이타가 호스트로부터 각각의 기하엔진으로 이동할 때 데이타 경로 대역폭을 보다 잘 활용한다.
다루어진 2가지 기본적인 기하타입은 장방형과 사다리꼴형이다. 사다리꼴형은 45°경사 및 비 45° 경사의 2종류로 더 분할된다. 데이타는 기하 리스트로 정렬된다. 리스트를 정렬함으로써 소량의 데이터 압축이 성취한다. 장방형은 동일한 경사를 가진 사다리꼴형과 같을때 함께 모두 그룹핑된다. 부가적인 압축이 성취되어 기하군이 서브프레임 원형에서의 변화만으로 반복된다. 서브프레임 원형은 다양한 방식으로 조작된다. 임의의 배치를 위해 원형은 단순히 일회 또는 행과 열값의 리스트에 의해 오프셋될 수 있다. 채원진 어레이 패턴에서 행, 열, 또는 둘의 축은 오프셋이 각각의 반복에 부가되어 반복될 수 있다. 제 3방법은 비트맵으로 인용된다. 비트맵의 원형 정보는 행과 열값의 리스트에 의해 지정된다. 비트맵은 행과 열의 크로싱 지점이 원형 오프셋으로써 이용되는 것을 지정한다.
기하군의 각각의 그룹핑에 대해, 헤더정보는 그 그룹핑이 무엇인지를 표현하는 데이터에 첨부된다. 각각의 그룹핑은 기하 데이타 대상으로 인용된다. 본 바람직한 실시예에서 기하데이타 대상은 하기를 포함한다 :
· 장방형의 리스트
· 이산 경사 사다리꼴형의 리스트
· 동일 경사 사다리꼴형의 리스트
· 동일 경사를 가진 45° 사다리꼴형의 리스트
· X-축 배치의 리스트
· Y-축 배치의 리스트
· X-축 및 Y- 축 배치의 리스트
· 행과 열 배치의 리스트를 가진 비트매핑된 명령어
· X-축 반복지정 피치
· Y-축 반복지정 피치
상기의 기하대상 형태를 이용함으로써, 완전한 서브프레임이 최소량의 공간에 표현될 수 있다. 대상은 복합적인 대상을 형성하는데 집중된다. 하기에 기술될 것으로써, 기하프리미티브(primitive)는 명령어인 것처럼 기하엔진에 의해 번역된다. 따라서, 복합적인 대상은 복귀 명령과 함께 종료된다면, 서브루틴과 같이 인용될 수 있다. 계층적 구조는 인용된 서브루틴에 의해 구축될 수 있다. 데이타 대상은 동일 기하형를 가진 다른 서브프레임에서 재사용될 수 있다.
계층적 기하데이타는 내포된 서브루틴에 의해 표현된다. 각각의 서브루틴은 기하대상인 것으로써 고려된다. 기하대상은 원형을 오프셋하고 대상을 호출함으로써 인쇄화상으로 배치된다. 원형 오프셋은 이전에 구축된 오프셋과 관련하며 요구된 만큼 깊이 내포되어진다. 계층의 최하위 레벨에서 각각의 기하대상은 프리미티브 기하 대상의 집합에 의해 정의되어 소정 패턴을 형성한다. 계층의 다음 레벨은 이전 기술된 패턴의 배치를 위해 소정 원형 오프셋을 설정하는 대상을 정의한다.
대상은 반복적으로 대상을 호출함으로써, 또는 반복, 격자 또는 비트매핑된 배치명령에 대상을 이용함으로써 여러번 배치될 수 있다. 계층의 레벨은 소정인쇄패턴을 표현하는데 요구된 바와같이 유지한다.
데이타 대상은 적합한 기하엔진을 루팅하기 위해 하나 또는 그이상의 데이타 패킷에 삽입된다. 각각의 데이타 패킷은 헤더 및 데이타 대상으로 구성된다. 헤더는 패킷을 루팅하고 식별하는데 요구된 제어정보를 포함한다. 헤더는 또한 데이타 패킷의 크기를 식별한다. 패킷의 나머지는 데이타 대상으로 구성된다.
호스트 컴퓨터는 패스리스트를 통해 기하엔진 및 빔보드에 의해 픽셀데이타의 전송을 제어한다. 기하엔진을 위해, 패스리스트는 서브프레임에 대한 오프셋, 서브프레임이 빔보드로 전송되는 순서, 및 라스터라이징될 서브프레임을 기술한다. 빔보드에 대해, 패스리스트는 주사선이 패턴발생장치로 전송되는 순서를 기술한다.
(기하엔진)
기하엔진은 기하프리미티브의 라스터화를 수행한다.
본 바람직한 실시예에서 각각의 기하엔진은 개별적인 서브프레임을 라스터라이징 한다. 64기하엔진까지 개별적인 서브프레임에 작용하는데 이용될 수 있다. 각각의 기하엔진은 동일하게 구성된다.
기하형을 통한 데이타의 일반적인 이동은 호스트 컴퓨터로부터의 기하형으로 시작하며 라스터라이징된 정보를 빔보드로 전송함으로써 완료한다.
제 6도는 블록도 형태로 기하엔진을 예시한다.
제어프로세서(601)는 직렬버스 및 기하엔진의 다른 구성요소와 인터페이스한다. 이용된 제어프로세서는 텍사스 인스트루먼츠의 TMS320C30이다. 그러나, 다른시중 이용가능한 프로세서 제품을 이용할 수 있는 것이 본 기술의 당업자에게 명백할 것이다.
호스트 컴퓨터로부터의 기하 데이타 및 명령은 직렬버스를 거쳐 직렬패킷으로 기하엔진에 전송된다. 제어프로세서(601)는 내부 직렬포트를 통해 직렬버스에 결합된다. 제어프로세서(601)는 온칩 직접메모리 액세스(DMA)채널(예시되지 않음)을 이용하여 패킷의 각각의 워드를 임시기억영역(비예시됨)인 RAM으로 이동한다. 패킷은 직렬버스 프로토콜에 따라서 검사되고 인식된다. 패킷이 처리된 이후 데이타는 기하패스메모리(602)로 배치된다.
본 바람직한 실시예에서 기하프리미티브는 명령번역기에 의해 제어프로세서(601)에서 처리된다. 각각의 기하프리미티브는 번역기 명령이다. 번역기의 부가명령은 오프셋 스택의 푸시/팝, 분기, 정지, 호출 및 복귀를 포함한다.
그후, 각각의 서브프레임 기하리스트가 실행된다. 압축된 기하데이타는 기하프리미티브 FIFO(604)로 이동될때 제어프로세서(601)에 의해 압축해제된다. 압축해제 단계동안 x-축 좌표는 각각의 기하형으로 오프셋된다.
렌더링(rendering)프로세서(605)는 FIFO(604)로부터 기하프리미티브를 수신한다.
렌더링 프로세서(605)는 y- 측좌표 오프셋을 수행한다. 상기 지점에서의 데이타는 바운딩좌표, 경사 및 오프셋으로 구성된다.
본 바람직한 실시예에서 기하엔진은 8렌더링 프로세서(605)를 포함한다. 렌더링 프로세서(605)는 응용특정 집적회로(ASIC)칩이다. 각각의 렌더링 프로세서는 한번에 2픽셀을 렌더링하는 역할이다. 렌더링 프로세서(605)는 데이타 미분분석기(DDA), 45° 가속기, 및 픽셀캐시와 같은 소자를 포함한다. 이러한 소자는 기하엔진 성능과 관련하여 하기에 더욱 상세히 기술된다.
렌더링 프로세서(605)는 정적 RAM(606)(픽셀맵을 포함)및 픽셀버스 인터페이스(607)에 또한 결합된다. 픽셀맵(606)의 각각은 샘플링된 서브픽셀 맵을 정의한다. 픽셀맵을 가진 픽셀강도 계산을 수행하는 본 바람직한 방법은 하기에 더욱 상세히 기술된다. 그러나, 픽셀강도 값을 얻는 다른 공지된 방법이 이용될 수 있다.
픽셀버스 인터페이스(607)는 픽셀강도 값을 빔보드로 전송하는 제어한다. 픽셀 값은 패킷으로 삽입되며 픽셀버스를 거쳐 빔보드로 전송된다. 서브프레임은 전송을 위해 각각을 1024 픽셀의 32 픽셀 패킷으로 분할된다.
패킷주소는 서브프레임과 함께 전송된다. 상기 주소는 빔보드 메모리에서
그것을 저장할 장소를 지정한다. 상기 주소는 호스트 컴퓨터(501)(제 5도참조)에 의해 제공된다. 픽셀패킷을 전송하는 세부사항은 픽셀버스와 관련하여 더욱 상세히 기술된다.
또한 ROM메모리(603)가 제어프로세서(605)에 결합된다. ROM 메모리(603)는 프로세서(601)를 초기화시키는 제어명령을 저장하는 프로세서(601)에 의해 이용된다. 초기화는 제어 프로그램의 프로그램 메모리(608)로의 로딩으로 구성된다.
(픽셀강도값의 결정)
렌더링 소자(605)는 렌더링되는 픽셀위치에서 기하프리미티브의 부여를 계산 함으로써 픽셀강도값을 결정한다.
서브픽셀은 오버래핑 기하가 발생하는 경우에 정확한 강도가 계산되도록 한다. 기하는 공지된 온/오프 픽셀타입 알고리즘(예, 브레슨함 DDA알고리즘)을 이용하여 서브픽셀 맵상에 발생된다. 픽셀은 서브픽셀의 군으로부터 형성된다. 본 바람직한 실시예에서, 서브픽셀 격자는 사이드(side)상에 32 서브픽셀로 구성된다. 각각의 픽셀에 대해 1024 서브픽셀이 있다. 2 물리적 스테이지 패스가 있기 때문에 1/2도즈가 한번에 피착된다. 기억요건을 최소화하기 위해, 각각의 패스상에 이용되고 저장된 격자는 전체 256서브픽셀에 대한 사이드상에 16서브픽셀이다. 2 개별적인 격자가 이용되는데 짝수 픽셀 및 홀수 픽셀에 대한 것이다. 이러한 격자는 제7a도에 예시되어 있다. 제 2빈틈 패스동안, 주소는 일 서프픽셀 공간에 의해 X 및 Y방향에서 오프셋되어, 홀수 주소의 샘플링을 행한다. 스테이지는 픽셀이 정확한 위치에 배치되도록 위치된다.
픽셀에 요구된 기억량을 최소화하기 위해, 전 서브픽셀 접근을 샘플링하는 기법이 이용된다. 샘플에 대한 일 요건은 각각의 X 또는 Y서브픽셀 주소에 대한 서브 픽셀만이 있다는 것이다. 상기는 장방형의 정확한 에지배치를 허용한다. 그와같이 오버래핑 또는 명령되더라도 응답은 정확하고 동일하다. 두번째, 양호한 샘플은 샘플링된 지점의 임의의 스프레드를 가져, 임의의 선의 에러는 작을 것이다. 제7b도 및 제7c도는 전 서브픽셀 및 양호한 샘플을 사이드당 4 서브픽셀의 샘플경우에 대해 각각 예시한다.
제7b도를 참조하면, 픽셀(701)이 예시되어 있다. 픽셀(701)을 통해 선(702)이 "온" 이 되어야 하는 선이하의 픽셀(701)부를 지시하는데 이용된다고 가정하자, 따라서, 서브픽셀(703-711)은 "온" 일 것이다. 픽셀강도 값은 9/16 일 것이다. 상기는 픽셀에 대한 정확한 강도 값이다.
제7c도를 참조하면, 전 서브픽셀 수법의 샘플이 예시되어 있다. 샘플링된 픽셀(702)은 그 샘플지점에 따라 서브픽셀(721-724)을 샘플링한다. 어떤 둘의 서브픽셀(721-724)도 동일한 X 또는 Y 서브픽셀 주소을 가지지 않는다는 것을 주목해야 한다. 여기에, 선(725)은 제7a도의 선(702)에 대응한다. 그러나, 상기 경우에서 샘플링된 서브픽셀(722및 724)만이 "온" 일 것이다. 상기는 2/4=1/2 의 강도값에 따른다. "정확한" 강도값이 9/16 일때 1/16 의 에러가 발생한다.
임의의 선의 경우에, 샘플링된 접근은 감소된 기억요건에 대한 정확성을 트레이드오프(trade-off)한다. 수직선 및 수평선에 의해, 어떤 에러도 발생하지 않는다. 주된 개념은 수평선 및 수직선의 배치 정확성이기 때문에, 이것은 수용가능한 트레이드 오프이다. 이 트레이드 오프는 더적은 비용과 더 높은 성능으로 변화시킨다.
양호한 샘플링된 서브픽셀 맵의 집합을 결정하는 기법은 본 기술에 공지되어 있다. 간단히 제기된 문제는 격자상에 엔트리의 조합의 식별이며, 여기에 매행마다 하나씩만의 엔트리가 있고 매열마다 하나씩만의 엔트리가 있다.
특정 기하형에 이용될 샘플링된 서브픽셀 맵의 선택은 전수 탐색에 의해 결정된다. 선택된 패턴은 45° 에지에 대해 매우 최적이다.
마지막 픽셀강도 값을 결정하는 경우에, 오버래핑 기하 프리미티브로부터의 부여가 고려되어야 한다. 따라서, 각각의 기하 프리미티브로부터 유도된 강도값은 픽셀에 대한 마지막 강도값을 발생시키기 위해 계산된다.
(기하엔진의 렌더링 성능)
장방형은 에지를 행하는데 2클록 사이클이 걸린다. 모든 픽셀이 모든 렌더링 프로세서에 의해 채워진다면, 일 사이클 기입이 수행될 수 있다. 그렇지않으면, 2 사이클 판독- 변경- 기입사이클이 수행된다. 장방형은 일사이클에서 픽셀 맵에 인가될 수 있다.
보통 45° 각을 이룬 사다리꼴은 DDA엔진에 의해 수행된다. 상기는 장방형과 비교하여 약 9회쯤 더 느리다. 대다수의 45°각을 이룬 사다리꼴형 기하형이 발생될 패턴으로 기대되기 때문에, 45°가속기가 추가된다. DDA는 일픽셀에 의한 단계에 이용된다. 사다리꼴형의 최하위 및 최상위 에지는 장방형으로써 형성된다. 왼측에지 및 우측에지(45° 선)는 45° 선을 선택하고 모든 픽셀을 오른측(또는 왼측)으로 비춤으로써 형성된다. 사이드당 16 서브픽셀이 있기 때문에, 전체 32 개의 개별적인 45° 경사가 있다.
45° 에 가까운 각도가 또한 45° 가속기로 처리될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 44° 내지 46° 의 각도가 행해질 수 있다. 분할 알고리즘이 작은 에러를 형성할 수 있기 때문에, 결과적인 각도는 정확히 45° 일 수 없다. DDA 는 정확한 각도를 가지고 진행되고 한번에 1픽셀을 스텝업하고 있지만 에지는 45° 가속기 하드웨어로 형성된다. 결과적인 에러는 허용할 만큼 작다. 따라서, 45° 에 가까운 선은 장방형 만큼 빠르게 렌더링될 수 있다.
사다리꼴에 비 45° 선을 렌더링 하는 시간을 감소시키기 위해, 픽셀캐시가 구현된다. 캐시는 렌더링 프로세서(605)상에 8픽셀을 저장한다. 따라서 기하엔진은 2클록 사이클의 대신에 메모리 액세스당 일 클록사이클에서 대상을 17 미크론 폭까지 렌더링할 수 있다. 캐시 알고리즘은 행상에 제 1의 4픽셀을 캐시에 유지시키는 것이다. 캐시보다 더 넓은 대상만이 지연된다. 따라서 적어도 제 1의 17 미크론의 대상은 더 빠른 속도로 렌더링될 수 있다. 픽셀캐시를 최적으로 이용하기 위해서, 프로세서(601)는 17 미크론보다 더 큰 사다리꼴형을 모든 사다리꼴형이 가능한한 빠르게 렌더링될 수 있도록 더 작은 것으로 분할한다.
(빔보드)
빔보드는 기하엔진과 패턴발생 장치사이에 버퍼로써 제공된다. 본 바람직한 실시예에서는 패턴발생장치의 각각의 빔에 일 빔보드가 있다. 보드는 픽셀버스에 인터페이스하고, 패턴발생장치로 부터의 인쇄클록에 의해 신호지정된 요구로 인쇄 발생장치를 구동시키기 위해 버퍼를 유지한다.
픽셀데이타는 패킷의 형태로 기하엔진으로부터 발생한다. 각각의 패킷은 1024 픽셀의 길이이다. 각각의 픽셀은 5비트 농도레벨을 가진다. 17비트주소가 각각의 픽셀패킷과 연관된다. 주소는 패킷의 기억을 위해 프레임 버퍼메모리의 페이지를 식별한다.
제8도는 본 바람직한 실시예에 이용된 빔보드의 블록도이다. 제 8도를 참조하면, 제어프로세서(801)는 빔보드의 동작을 제어한다. 본 바람직한 실시예에서는 텍사스, 휴스톤의 텍사스 인스트루먼츠 코오퍼레이션의 TMS320c31 프로세서가 이용된다. 제어프로세서(801)는 호스트 컴퓨터와 통신하고, 픽셀 데이타의 이동 및 기억을 제어한다. 제어프로세서(801)는 픽셀버스로부터 주소 집합 레지스터(810)를 통해 패킷에 대한 픽셀패킷 주소를 수신하고, 픽셀패킷의 프레임 버퍼메모리(805)로의 기억을 관리한다.
픽셀패킷은 빔보드에 의해 수신되고 입력 FIFO(802a 및 802b)에 저장된다. 각각의 FIFO는 4픽셀의 깊이와 8픽셀의 폭을 가진다. 프레임버퍼 패킷목적주소 레지스터가 각각의 FIFO 와 연관된다. 각각의 픽셀패킷은 패킷목적주소 레지스터로 전송되는 패킷주소를 가진다. 각각의 패킷과 함께 전송된 패킷주소는 입력 FIFO(802)에 대기중인 패킷의 처리를 신호 지정하는 제어프로세서(801)에 인터럽트를 발생시킨다. 패킷주소는 패킷픽셀 데이타의 프레임버퍼(805)로의 삽입을 위한 물리적 주소이다. 입력 FIFO(802)로부터의 데이타는 프레임버퍼(805)에 직접 파이핑(piping)된다.
프레임버퍼(805)는 워드가 8픽셀의 폭인 픽셀의 기억을 위한 1, 4, 또는 16 메가워드블록이다. 본 바람직한 실시예에서, 상기 메모리는 프로세서에 의해 직접 주소지정할 수 없다. 프레임 버퍼(805)는 플래그된, 예를들어, 세마포어(semaphore)된 페이지로 편성되어 데이타가 중복기입되지 않게 한다.
입력 FIFO(802)에서 프레임버퍼(805)로의 전송은 목적주소 레지스터에 의해 제어되는데, 프레임버퍼 픽셀패킷과 함께 로딩되는 경우에 목적주소로 인해 패킷이 입력 FIFO(802)에서 프레임버퍼(805)로 전송된다. 프로세서 인터럽트는 주소레지스터가 비워진 경우에 발생된다.
출력 FIFO(803)는 프레임버퍼(805)로부터 데이타 패킷을 수신하고, 패턴발생 장치의 A애 구동기로의 전송을 위해 데이타를 유지한다. 출력 FIFO(803)는 4패킷의 깊이와 8 픽셀의 폭을 가진다. 프레임버프 주소레지스터가 입력 FIFO(803)와 연관되는데, 프레임 버퍼 픽셀패킷과 함께 로딩되는 경우에 원시주소로 인해 패킷이 프레임버퍼(805)에서 출력 FIFO(803)로 전송된다. 프로세서 인터럽트는 주소 레지스터가 비워진 경우에 발생된다. 상기 레지스터는 파이프라이닝을 위해 이중 버퍼링된다.
출력 FIFO(803)는 인쇄클록이 수신될때 비워진다. 데이타는 MUX(806)를 통해 8 픽셀의 폭에서 1픽셀의 폭으로 감소된다. 그후 픽셀은 룩업 테이블을 통해 선형값에서 비선형값으로 변환되며, 그후 타이밍이 보상되고, 전압레벨로 변환된다. 상기 전압레벨은 200MHz 사인파를 변조하는데 이용되고, 그결과는 1W로 증폭된다. 상기는 출력제어, 보상, 및 변조장치(807)를 통해 수행된다. 상기 신호는 패턴발생장치의 AOM으로 전달된다.
프레임버퍼 할당테이블(804)은 제어프로세서(801)에 의한 직접 주소지정 가능한 메모리의 블록이다. 테이블(804)은 이용중인 프레임버퍼(805)에 페이지를 유지하고, 새로운 픽셀패킷이 인쇄되어 있지 않은 데이타를 기입하지 못하게 한다. 테이블(804)은 8K 워드의 최소 테이블 크기에 대한 프레임버퍼에 픽셀패킷 페이지당 2비트를 포함한다. 2 비트중 일비트는 기입보호로써 이용되고, 다른 비트는 사용중인 세마포어로써 이용된다.
입력 FIFO(802)에 데이타가 있는 경우, 목적주소는 할당테이블(804)에 대해 검증되어야 한다. 우선, 세마포어 비트는 페이지가 이용가능한지를 식별하기 위해 검사된다. 페이지가 이용가능하지 않다면 입력전송처리는 정지하고 그 페이지가 비워지기를 기다린다. 페이지가 이용가능하다면 기입보호비트가 검사된다. 페이지가 기입 인에이블 된다면, 페이지 주소는 입력전송 주소 레지스터를 위한 큐에 핸드오프된다. 페이지가 판독전용이라면, 에러는 플래그되고, 메세지는 고장에 관한 정보와 함께 호스트 컴퓨터로 다시 패스된다.
입력전송 주소레지스터는 하드웨어가 새로운 주소를 수용하기 위해 준비중이라는 것을 프로세서에 신호지정하여 레지스터가 비워진 이후 프로세서를 인터럽트 한다. 상기 인터럽트가 발생하는 경우 주소 큐로부터 다음 주소가 레지스터로 로딩된다. 다음 주소가 기입된 이후 이전 주소는 사용중인 것으로써 테이블(804)에서 마킹된다.
픽셀패킷이 성공적으로 전송되지 않는다면, 플래그는 부적합한 패킷이 FIFO에 있다는 것을 지시하도록 설정된다. 제어프로세서(801)는 패킷을 재전송하기 위해 기하엔진을 자동적으로 신호지정한다. 그후 부적합한 패킷은 프레임버퍼(805)의 영역으로 전송되며, 프레임버퍼에서 전송이 실패한 이유를 판단하도록 조사될 수 있다.
(빔보드 패스 리스트)
빔보드 패스 리스트는 픽셀 데이타가 프레임버퍼에서 패턴발생장치로 전송되어야 하는 순서대로 기술한다. 패스리스트는 호스트 컴퓨터로부터 직렬버스를 거쳐 전송되고, 이후의 실행을 위해 빔보드상의 메모리에 저장된다. 패스리스트 정보에 대한 기본 단위는 32 비트 값 또는 1워드이다. 패스리스트의 각각의 워드는 명령어, 데이타를 가진 명령어, 또는 데이타에 수반된 명령어이다. 패스리스트는 소프트웨어 인터프리터에 의해 제어프로세서(801)에서 처리된다. 각각의 데이타 대상은 프로세서가 어셈블리코드를 실행하는 것과 같은 인터프리터 명령어이다. 인터프리터는 패스리스트의 계층적 구조에 대한 호출/복귀 메카니즘을 포함한다. 상기 계층적 구조는 최하위 레벨에서 개개의 다이를 인쇄하는 패스정보를 기술하는데 이용될 수 있다. 구조의 하위레벨은 소정패스에 요구된 순서대로 각각의 다이를 호출한다.
패스리스트는 개시주소 및 그 주소에서 시작하는 전송의 수로 구성된다. 패스리스트를 선회하는 처리는 주소를 발생시키고, 할당 테이블에 대해 주소를 검증하고, 그리고 주소를 출력전송 주소레지스터에 대한 큐에 핸드오프하는 단계로 구성된다. 주소를 검증하는 처리는 데이타가 프레임버퍼에 존재하는지를 결정하기 위해 이용중인 세마포어를 검사하는 단계로 구성된다.
FIFO 가 충분히 반이하이고, 주소레지스터가 비워져 있는 경우, 전송주소 레지스터는 프로세서를 인터럽트한다. 인터럽트가 발생하는 경우, 다음 전송주소는 처리된 주소의 큐로부터 로딩된다. 다음 주소가 기입된 이후, 이전 주소는 공백으로 마킹된다.
(픽셀버스)
기하엔진은 픽셀버스를 통해 빔보드에 결합된다. 픽셀버스는 2가지 주요기능을 제공한다. 제 1기능은 높은 전체 전송속도로 기하엔진에서 빔보드로 데이타를 전송하는 것이다. 본 바람직한 실시예에서 최대 전송 속도는 2 기가픽셀/초 이상이다. 제 2기능은 1기하엔진에서 32 개별적인 빔 보드로 픽셀패킷을 분배하는 것이다. 상기는 각각의 기하엔진이 서브프레임을 라스터라이징하기 때문이다. 서브프레임의 부분은 다수의 레이저빔의 각각을 이용하여 "브러시"로 인쇄된다.
본 바람직한 실시예의 픽셀버스가 제 9도에 예시되어 있다. 제 9도를 참조하면, 픽 셀버스는 4서브버스(901-904)로 구성된다. 기하엔진은 4군(905-908)으로 편성된다. 일군의 각각의 기하엔진은 동일 서브버스에 결합한다. 마지막으로 각각의 빔보드(910-941)는 각각의 서브버스(901-904)에 결합된다.
다른 구성이 픽셀버스요건, 예를들어 각각의 서브버스에 결합된 각각의 기하엔진 및 일 버스버스에만 결합된 각각의 빔보드를 만족시키는데 이용될 수 있다. 그러나, 본 바람직한 실시예의 구성은 최소의 구성요소를 이용한다.
기하엔진은 픽셀버스를 거쳐 픽셀패킷을 전송한다. 픽셀패킷은 1024 픽셀의 길이와 16 픽셀의 폭을 가진다. 라스터라이징된 서브프레임은 64 패킷을 구성한다. 전체 서브프레임의 픽셀은 한번에 일패킷으로 전송된다. 제 1군의 픽셀은 서브프레임의 하위 왼측코너에서 개시하고, 16픽셀의 폭에 대해 서브프레임의 최상위 왼측 코너(패킷0)로 연장한다. 연속적인 군의 픽셀은 동일한 방식으로 서브프레임을 가로질러 계속진행된다.
본 바람직한 실시예에서, 각각의 서브버스는 하기의 선으로 구성된다 :
1. 직렬주소선(PADR)
2. 주소비트 유효선(PAV_N)
3. 픽셀당 5비트의 데이타를 가진 16 픽셀로 구성되는 80 픽셀데이타선(PIX(1 : 0)b(5 : 0))
4. 각각의 픽셀데이타 군에 대한 16 패리티비트(PP산(15 : 0))
5. 전송요구 데이타선(PRQ_N)
6. 전송긍정응답 데이타선(PACK_N)
7. 픽셀데이타 유효선(PVAL_N)
8. 기하엔진사이의 제어전송에 대한 버스 비지신호(BBUSY_N)
9. 부적합한 전송을 지시하는 빔보드로부터의 고장지시(PERR_N)
10. 제어중인 빔보드로부터 16 빔보드의 군에서의 다른 빔보드로의 현재수신신호(BBRN_N)
11. 입력 FIFO 가 완전상태인 것으로 표명된 빔보드의 입력 FIFO(FULL_N)
12. 버스로 전송되게 된 다음 기하엔진의 주소(GEADR)군내의 기하엔진은 현기하엔진에서 전송을 위한 다음 기하엔진으로의 서브버스의 제어를 패스한다. 호스트 프로세서는 기하엔진이 빔보드로 데이타를 전송하는 순서대로 결정한다.
현재 픽셀버스를 소유한 기하엔진만이 기하엔진 주소버스를 구동시키는데 고려된다. 다른 기하엔진은 이 시간동안 버스를 모니터링 한다.
픽셀버스를 거치는 패킷의 전송프로토콜은 제10도와 관련하여 기술된다. 기하엔진은 버스상에 BBUSY_N 및 PADR 을 표명함으로써 전송을 개시한다(박스1001). 상기는 버스로의 액세스를 얻는 효과를 가진다. 다음으로, 기하엔진은 빔보드 요구신호(PRQ_N)를 표명하고, PADR의 비트 0을 유효값으로 설정하고, 그리고 버스상에 픽셀 패킷데이타를 표명한다(박스 1002).
상기 시점에서 빔보드는 응답해야 한다. 빔 보드는 수신하려고 준비할 때까지 대기한다(박스 1003). 각각의 빔보드는 BBRN 을 와이어 "AND"신호로 표명한다. 모든 16 빔보드의 군(A1-B8 또는 A9-B15)이 논리의 신호가 1인 BBRN 을 표명하는 경우에, 모든 보드는 수신하려고 준비한다. 준비하는 경우에, 빔보드 A1(또는 A9)은 긍정응답 신호(PACK_N)를 표명하고(박스 1004), 군의 모든 빔보드는 BBRN 을 표명해제 한다.
기하엔진이 표명된 PACKNN 및 신호를 검출하는 경우에, 픽셀 데이타는 PVALNN 상에 표명되어 1024 픽셀이 매 30ns 마다 전송된다(박스 1005). 전체 전체 서브프레임이 전송되는 경우에, 기하엔진은 PVAL_N, PRQ_N 및 PIXxxby를 표명해제 한다(박스 1006). 반응적으로, 빔보드는 PACK_N 을 표명해제한다(박스 1007).
빔보드가 수신된 픽셀패킷중 하나에서 에러를 검출한다면, PERR_N이 표명된다(박스 1008). 그 시퀀스는 에러가 검출되어지거나, 또는 더 많은 패킷이 전송될 것이라면 반복될 것이다(박스 1009). 더 많은 패킷, 또는 에러가 검출되지 않는 경우에, PADR 및 BBUSY_N은 모두 표명해제 된다(박시 1010).
(직렬버스)
직렬버스는 호스트 컴퓨터에서 기하엔진 및 빔보드로의 통신 수단을 제공한다. 기하정보에 부가하여, 직렬버스는 셋업, 진단 및 상태정보를 전송하는데 이용된다. 직렬버스는 4개의 동일 서브버스 구조로 구상된다. 호스트 컴퓨터는 각각의 서브버스 구조에 개별적인 직렬결합을 유지한다. 각각의 서브버스 구조는 750kbyte/s의 전송속도로 동작한다(전체 전송속도는 3mbyte/s).
본 바람직한 실시예에서, 직렬버스는 마스터- 슬레이브 모델로 동작하며, 호스트 컴퓨터는 마스터이고, 기하엔진 및 빔보드는 슬레이브이다. 슬레이브는 서로간에 직접통신하지 않으며 그들은 허가없이 데이타를 마스터에 전송하지 않는다. 슬레이브는 전송할 데이타를 가진 경우 마스터에 통지한다.
슬레이브가 그들의 주소를 전송하고, 버스에 할당함으로써 마스터는 전송을 위한 각각의 슬레이브를 인식한다.
직렬버스는 물리계층, 데이타 링크 계층, 트랜스포트계층, 및 응용계층으로 구현된다. 물리계층은 상술된 마스터- 슬레이브 관계가 구현되는 'TMS320C30 직렬채널에 근거된다.
직렬버스 구현의 데이타 링크 계층은 기하엔진 및 빔보드로 및 그들로부터 데이터를 전송하는 수단을 제공하여 보증된 메세지 전달 및 데이타 정확성을 가진다. 데이타 링크 계층은 물리적 직렬 하드웨어의 제어를 수행하고, 그리고 개개의 슬레이브를 주소지정하고, 정보를 전송하고 데이타를 에러에 대해 검사하는 수단을 제공한다. 상기 계층에서 전송의 데이타부는 패킷헤더 및 에러검사정보의 생성만을 요구하는 패킷으로 분할된다.
트랜스포트 계층은 응용계층과 데이타 링크 계층을 연결한다. 이 계층은 마스터에서 슬레이브로, 및 슬레이브에서 마스터로 패스할 때 데이타의 집합 및 분할을 수행한다.
응용계층은 직렬버스 그 자체의 구현보다 오히려, 직렬버스를 이용하는 수단에 관한 것이다. 이러한 수단은 호스트 컴퓨터, 기하엔진 및 빔보드와 관련하여 기술되었다.
이와같이, 기하프리미티브를 포함한 파일로부터 픽셀값을 발생시키는 방법 및 장치가 기술되었다.

Claims (12)

  1. 패턴을 정의하는 복수의 기하 프리미티브를 갖는 파일로부터, 패턴을 형성하기 위해 복수의 에너지 빔을 제어하기 위한 빔 변조신호를 발생시키는 라스터라이저에 있어서,
    a) 파일을 픽셀의 서브프레임으로 변환시키는 프로세서(501);
    b) 서브프레임과 연관된 픽셀에 대한 값을 발생시키고 이 값을 복수의 픽셀 패킷 내부에 배열하는 기하 엔진;
    c) 연관된 픽셀에 대한 값을 발생시키는 복수의 빔 모듈(512, 513); 및
    d) 하나의 픽셀 패킷을 복수의 빔 모듈에 분배시키기 위해 복수의 빔 모듈과 기하 엔진 사이에 연결된 픽셀 버스(514)를 포함하는 것을 특징으로 하는 라스터라이저.
  2. 제1항에 있어서, 기하 엔진은,
    a) 서브프레임을 수신하여 서브프레임의 유효성을 결정하는 제1 제어회로(601);
    b) 제1 제어회로에 연결되고, 서브프레임과 연관된 기하 프리미티브를 저장하는 제1 기억 디바이스;
    c) 제1 기억 디바이스에 연결되고, 기하 프리미티브에 대한 서술을 픽셀 값으로 렌더링하는 라스터라이징 디바이스; 및
    d) 라스터라이징 디바이스에 연결되고, 복수의 빔 모듈로의 픽셀값 전송을 제어하는 라우팅 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 라스터라이저.
  3. 제2항에 있어서,
    라스터라이징 디바이스는 소정 수의 픽셀을 렌더링하는 복수의 렌더링 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라스터라이저.
  4. 제3항에 있어서, 복수의 렌더링 프로세서의 각각은,
    a) 디지털 미분 분석기;
    b) 픽셀 캐시; 및
    c) 45도 사다리꼴 가속기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 라스터라이저.
  5. 제4항에 있어서,
    45도 사다리꼴 가속기는 거의 45도인 사다리꼴을 렌더링하도록 응용된 것을 특징으로 하는 라스터라이저.
  6. 제4항에 있어서,
    45도 사다리꼴 가속기는 44도 내지 46도 범위로 사다리꼴을 렌더링하도록 응용된 것을 특징으로 하는 라스터라이저.
  7. 제1항에 있어서,
    복수의 빔 모듈과 데이터 통신하는 패턴 발생 시스템을 더 포함하고, 복수의 빔 모듈의 각각은,
    a) 픽셀 값을 저장하는 픽셀 기억 디바이스; 및
    b) 패턴 발생 시스템으로의 픽셀 명암 값의 출력을 조절하는 출력 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 라스터라이저.
  8. 제1항에 있어서,
    픽셀 버스는 직렬 버스인 것을 특징으로 하는 라스터라이저.
  9. 제8항에 있어서,
    추가의 기하 엔진을 더 포함하고, 기하엔진과 추가의 기하 엔진으로 복수의 기하엔진을 정의하고, 직렬 버스는 하나 이상의 빔 모듈과 복수의 기하엔진중 하나 이상의 기하엔진을 프로세서와 데이터 통신하게 하는 복수의 서브버스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라스터라이저.
  10. 패턴을 정의하는 복수의 기하 프리미티브를 갖는 파일로부터, 패턴을 형성하기 위해 복수의 빔을 제어하는 에너지 빔 변조 신호를 발생시키는 방법에 있어서,
    a) 파일을 픽셀의 서브프레임으로 변환시키는 단계;
    b) 기하 엔진으로, 서브프레임과 연관된 픽셀에 대한 값을 발생시키고 이 값을 복수의 픽셀 패킷내에 배열하는 단계; 및
    c) 복수의 픽셀 패킷중의 하나와 연관된 정보를 복수의 빔 모듈에 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 a) 단계는 파일을 픽셀의 복수의 서브프레임(404)으로 변환하는 단계를 더 포함하고, 상기 b) 단계는 복수의 기하 엔진으로 복수의 서브프레임과 연관된 픽셀에 대한 값을 발생시키는 단계와, 복수의 기하 엔진의 각각의 기하 엔진으로, 서브픽셀 샘플링 방법을 사용하여 소정 수의 픽셀을 렌더링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 b) 단계는 각각의 픽셀(701)을 복수의 서브픽셀(703-711)로서 그리드 어레이에 매핑하는 단계와, 라인(702)을 그리드 어레이에 정합시키는 단계 및 라인과 복수의 서브픽셀간의 공간적 관계의 함수로서 픽셀과 연관된 값을 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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