CN114442436A - 一种数字曝光设备和曝光方法 - Google Patents

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刘鹏
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Abstract

本发明提供一种数字曝光设备和曝光方法。数字曝光设备包括透镜阵列,透镜阵列至少包括第一透镜单元和第二透镜单元,光线转置组件设置于第二透镜单元的出射光路上,光线转置组件用于控制第二透镜单元出射的光线关于数字曝光设备的曝光方向转置,当利用该数字曝光设备进行曝光时,需要利用通过第一透镜单元和透过第二透镜单元的光线对于同一位置进行多次曝光,由于通过第一透镜单元的光线和透过第二透镜单元关于数字曝光设备的曝光方向转置,所以即使光源发出的光线是不均匀的,由于第一透镜单元,光线经过转置之后,在对于同一位置进行曝光时的不均匀程度会被抵消,从而提高了数字曝光设备的曝光结果均匀性,有助于提高曝光效果。

Description

一种数字曝光设备和曝光方法
技术领域
本发明涉及光电技术领域,尤其涉及一种数字曝光设备和曝光方法。
背景技术
数字曝光设备指的是根据输入的曝光数据,通过透镜组件控制光源发出的激光照射特定区域,实现对于特定区域曝光的设备,不需要使用掩膜版,因此具有使用成本低等优点。然而现有的数字曝光设备的曝光结果均匀性较差。
发明内容
本发明实施例提供一种数字曝光设备和曝光方法,以解决数字曝光设备的曝光结果均匀性较差的问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种数字曝光设备,包括光源、透镜阵列和光线转置组件,所述透镜阵列设置于所述光源的出射光路上,所述透镜阵列至少包括第一透镜单元和第二透镜单元,所述第一透镜单元和所述第二透镜单元的数量均为多个,且阵列排布,所述光线转置组件设置于所述第二透镜单元的出射光路上,所述光线转置组件用于控制所述第二透镜单元出射的光线关于所述数字曝光设备的曝光方向转置。
在一些实施例中,所述光线转置组件至少包括第一凹面镜和第二凹面镜,所述第一凹面镜和所述第二凹面镜相对设置,且所述第一凹面镜和所述第二凹面镜的光轴方向相互平行。
在一些实施例中,所所述第一透镜单元和所述第二透镜单元分别位于所述透镜阵列的目标轴线的两侧,其中,所述目标轴线为所述透镜阵列垂直于所述数字曝光设备的曝光方向的中轴线。
在一些实施例中,所还包括检测组件,所述检测组件包括光传感器和光路控制模块,所述光路控制模块至少具有第一工作状态和第二工作状态;
在所述第一工作状态下,沿所述透镜阵列出射的光线通过所述光路控制模块透射至所述数字曝光设备的曝光区;
在所述第二工作状态下,沿所述透镜阵列出射的光线通过所述光路控制模块传递至所述光传感器。
在一些实施例中,所所述光路控制模块包括第一导光件,所述第一导光件包括第一表面,
所述第一表面位于所述第一导光件内侧的垂线的方向与所述透镜阵列的光线出射方向的夹角,小于所述光源的光线由第一导光件传递至所述数字曝光设备工作的气体环境时对应的全反射角。
在一些实施例中,所所述光路控制模块包括第二导光件,所述第二导光件包括第二表面,所述第一导光件的材料和所述第二导光件的材料相同,所述第一导光件的第一表面与所述第二导光件的第二表面相对设置,且在所述第一工作状态下,所述第一导光件的第一表面与所述第二导光件的第二表面相抵接,在所述第二工作状态下,所述第一导光件的第一表面与所述第二导光件的第二表面相分离。
在一些实施例中,所,所述光传感器包括基底和多个传感器单元,所述多个传感器单元在所述基底上阵列排布,所述光传感器设置于所述光源的光线在所述第一表面发生全反射对应的光路上。
第二方面,本发明实施例还提供了一种曝光方法,应用于第一方面中任一项所述的数字曝光设备,所述方法包括对所述数字曝光设备曝光区曝光的步骤,所述对所述数字曝光设备曝光区曝光的步骤包括:
控制所述光源发出的光线通过所述第一透镜单元,利用通过所述第一透镜单元的光线对所述曝光区进行曝光;
控制所述光源发出的光线依次通过所述第二透镜单元和所述光线转置组件,利用通过所述第二透镜单元且转置后的光线对所述曝光区进行曝光。
在一些实施例中,在应用于第一方面的第四种数字曝光设备的情况下,所述对所述数字曝光设备曝光区曝光,包括:
控制所述光路控制模块处于所述第一工作状态,以使通过所述透镜阵列的光线通过所述光路控制模块透射至所述数字曝光设备的曝光区。
在一些实施例中,在应用于第一方面的第四种数字曝光设备的情况下,所述方法还包括:
控制所述光路控制模块处于所述第二工作状态;
利用所述光传感器检测通过所述光路控制模块传递至所述光传感器的光线的强度和均一性;
根据检测结果对所述光源进行补偿。
本公开实施例包括透镜阵列,透镜阵列至少包括第一透镜单元和第二透镜单元,光线转置组件设置于第二透镜单元的出射光路上,光线转置组件用于控制第二透镜单元出射的光线关于数字曝光设备的曝光方向转置,当利用该数字曝光设备进行曝光时,需要利用通过第一透镜单元和透过第二透镜单元的光线对于同一位置进行多次曝光,由于通过第一透镜单元的光线和透过第二透镜单元关于数字曝光设备的曝光方向转置,所以即使光源发出的光线是不均匀的,由于第一透镜单元,光线经过转置之后,在对于同一位置进行曝光时的不均匀程度会被抵消,从而提高了数字曝光设备的曝光结果均匀性,有助于提高曝光效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的数字曝光设备的结构图;
图2是本发明一实施例中透镜阵列的结构示意图;
图3是本发明一实施例中曝光叠加示意图;
图4是本发明一实施例中光线转置组件的结构示意图;
图5是本发明一实施例中检测组件的第一工作状态示意图;
图6是本发明一实施例中检测组件的第二工作状态示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种数字曝光设备。
在一个实施例中,该数字曝光设备包括光源101、透镜阵列102和光线转置组件103。
本实施例中的光源101可以选择能够提供单一波长激光的光源101,从而满足曝光过程中对于光线强度的要求。
应当理解的是,数字曝光机设备的图形化处理是依靠数字微镜器件(DMD)单元中的微棱镜对图形进行打点式扫描曝光,本实施例中的透镜阵列102指的就是该DMD,透镜阵列102包括多个透镜单元,每一透镜单元的开启和关闭可以由处理器独立控制。
在一个实施例中,透镜阵列102由2560*1600个微型棱镜组成,本实施例中仅示例性的示出一部分透镜单元。
透镜阵列102设置于光源101的出射光路上,使用过程中,通过控制个透镜单元的开启和关闭,以实现对于光源101发出的光线的传递方向等特征进行控制,利用光源101发出的光线对曝光区的产品进行曝光。
示例性的,数字曝光设备还可以包括一些其他结构,例如反射光源101发出的光线的反射片104、在透镜阵列102处于非工作状态时,收集光线的光束收集板105、用于实现光线传输的镜头等光路组件106等,此处不做进一步限定和描述。
应当理解的是,对同一位置的图形化是由多次曝光操作组成的,多次曝光操作通常对应不同的透镜单元。
如图2所示,本实施例中,透镜阵列102至少包括第一透镜单元1021和第二透镜单元1022,第一透镜单元1021和第二透镜单元1022的数量均为多个,且阵列排布。
在一个实施例中,第一透镜单元1021和第二透镜单元1022可以为不同的透镜单元;在其他一些实施例中,第一透镜单元1021和第二透镜单元1022为相同的透镜单元,这些透镜单元被划分为两组,其中一组为第一透镜单元1021,另一组为第二透镜单元1022。
光线转置组件103设置于第二透镜单元1022的出射光路上,光线转置组件103用于控制第二透镜单元1022出射的光线关于数字曝光设备的曝光方向转置。
本实施例中,是光线转置指的可以是使光线与原光线关于沿曝光方向的轴线轴对称,也可以是与原光线关于位于沿曝光方向的轴线上的点中心对称。
由于透镜阵列102的安装角度、光源101的性能、光路组件106的误差等因素可能导致其曝光光线是不均匀的。
如图3所示,示例性的,图3中左上方图像代表一种可能出现的不均匀状态的光线,也就是对应本实施例中通过第一透镜单元1021传递的光线;图3中右上角图像代表经过转置后的光线,也就是通过第二透镜单元1022和光线转置组件103的光线。
图3中颜色越浅代表光强越低,则由图3可见,通过第一透镜的光线上半部分光强较低,而经过转置之后的光线的强度分布恰好与通过第一透镜的光线相反,即下半部分光强较低。
在图形化过程中,首先通过图3中左上方图像对应的光线进行曝光操作,这样,上半部分对应的曝光强度相对较小,下半部分对应的曝光强度相对较大,接下来,通过图3中右上方图像对应的光线进行曝光操作,则上半部分对应的曝光强度相对较大,下半部分对应的曝光强度相对较小。
由于两次曝光操作对应一个位置,这样,两次曝光的曝光强度之间得到相对弥补,如图3中下方的图像可见,其曝光效果叠加之后,总体的曝光效果较为均匀。
本公开实施例包括透镜阵列102,透镜阵列102至少包括第一透镜单元1021和第二透镜单元1022,光线转置组件103设置于第二透镜单元1022的出射光路上,光线转置组件103用于控制第二透镜单元1022出射的光线关于数字曝光设备的曝光方向转置,当利用该数字曝光设备进行曝光时,需要利用通过第一透镜单元1021和透过第二透镜单元1022的光线对于同一位置进行多次曝光,由于通过第一透镜单元1021的光线和透过第二透镜单元1022关于数字曝光设备的曝光方向转置,所以即使光源101发出的光线是不均匀的,由于第一透镜单元1021,光线经过转置之后,在对于同一位置进行曝光时的不均匀程度会被抵消,从而提高了数字曝光设备的曝光结果均匀性,有助于提高曝光效果。
在一些实施例中,如图4所示,光线转置组件103至少包括第一凹面镜1031和第二凹面镜1032,第一凹面镜1031和第二凹面镜1032相对设置,且第一凹面镜1031和第二凹面镜1032的光轴方向相互平行。通过设置相对设置的第一凹面镜1031和第二凹面镜1032,能够实现对于光线的转置控制。
在其他一些实施例中,还可以通过透镜组件实现光线的转置,例如,可以通过多个凹透镜和多个凸透镜相配合,同样能够实现对于光线的转置。
在一些实施例中,第一透镜单元1021和第二透镜单元1022分别位于透镜阵列102的目标轴线的两侧,其中,目标轴线为透镜阵列102垂直于数字曝光设备的曝光方向的中轴线,如图2所示,当通过第二透镜单元1022的光线经过光线转置组件103进行转置后,输出的光线方向与第一透镜原有的光线是基本对称分布的,具体可以是轴对称,也可以是中心对称,从而实现当通过第一透镜单元1021的光线的曝光结果和通过第二透镜单元1022的光线的曝光结果叠加之后,获得较为均匀的曝光结果。
如图5和图6所示,在一些实施例中,还包括检测组件107,检测组件107包括光传感器1071和光路控制模块,光路控制模块至少具有第一工作状态和第二工作状态;
在第一工作状态下,沿透镜阵列102出射的光线通过光路控制模块透射至数字曝光设备的曝光区;
在第二工作状态下,沿透镜阵列102出射的光线通过光路控制模块传递至光传感器1071。
本实施例中,光路控制模块用于控制光线的传播方向。
如图5所示,当进行曝光操作时,控制光路控制模块处于第一工作状态,此时,沿透镜阵列102出射的光线通过光路控制模块透射至数字曝光设备的曝光区,实现正常曝光功能,
如图6所示,在进行曝光操作前,还可以对光线进行检测,以确定光源101提供的光线能否满足需求。在第二工作状态下光路控制模块对光线的传播方向进行调整,使其传递至光传感器1071,实现对于光线的检测。
请继续参阅图6,在一些实施例中,光路控制模块包括第一导光件10721,第一导光件10721包括第一表面。
本实施例中,第一表面位于第一导光件10721内侧的垂线的方向与透镜阵列102的光线出射方向的夹角,小于光源101的光线由第一导光件10721传递至数字曝光设备工作的气体环境时对应的全反射角,换句话说,光源101发出的光线能在第一导光件10721处发生全反射。
本实施例中,当光线照射至第一表面时,相当于照射至第一导光件10721的材料和气体之间的界面上,第一表面位于第一导光件10721内侧的垂线的方向与透镜阵列102的光线出射方向的夹角,小于光源101的光线由第一导光件10721传递至数字曝光设备工作的气体环境时对应的全反射角,因此,光线能够在第一导光件10721的第一表面发生全反射,从而实现了对于光线传播方向的调整。
在一些实施例中,光路控制模块包括第二导光件10722,第二导光件10722包括第二表面,第一导光件10721的材料和第二导光件10722的材料相同,第一导光件10721的第一表面与第二导光件10722的第二表面相对设置。
如图5所示,本实施例中,在第一工作状态下,第一导光件10721的第一表面与第二导光件10722的第二表面相抵接,这样,光线传递至第一表面处时,该界面实际上为第一导光件10721和第二导光件10722之间的界面,此时,光线能够通过第一导光件10721和第二导光件10722并传递至曝光区。
如图6所示,在第二工作状态下,第一导光件10721的第一表面与第二导光件10722的第二表面相分离,此时,光线能够在第一表面处发生全反射并传递至光传感器1071处。
这样,通过控制第一导光件10721和第二导光件10722之间的位置关系,能够实现在曝光操作和光线检测操作之间的切换,提高了控制的便利程度。
本实施例中的光路控制模块可以是圆柱体,也可以是立方体,显然,还可以是其他形状的结构,此处不做进一步限定。
如图5和图6所示,在一些实施例中,光传感器1071包括基底10711和多个传感器单元10712,多个传感器单元10712在基底10711上阵列排布,光传感器1071设置于光源101的光线在第一表面发生全反射对应的光路上。
本实施例中示例性的以共计包括24个传感器单元10712为例说明,24个传感器单元10712按照4*6的格式阵列排布。显然,在其他一些实施例中,传感器单元10712的数量、排布方式并不局限于此。
当需要对光线进行检测时,获取这24个传感器单元10712的检测到的亮度数据。接下来,对各传感器单元10712检测到的亮度数据进行分析,获取每一位置的亮度值大小,本实施例中还可以计算不同传感器单元10712检测到的亮度值的差异,以对光源亮度的强度和均匀程度进行分析。
当各传感器单元10712检测到的亮度值大小均大于某一亮度阈值时,说明光源101提供的光线的强度满足使用需求,如果亮度值未达到该亮度阈值,则可以对光源101的控制过程进行补偿,提高光源101的出射亮度,以满足使用需求,其中,该亮度阈值可以根据曝光工艺中的亮度值确定。
当各传感器单元10712检测到的亮度值之间的差异值较小时,说明光源101的均匀程度较高,能够满足使用需求。
反之,当各传感器单元10712检测到的亮度值之间的差异值较大时,说明光源101的均匀程度较低,需要对光源101发出的光线的均匀程度进行补偿。实施时,具体可以通过调整镜头的角度、透镜阵列102的角度等方式提高光线的均匀程度。
本发明实施例还提供了一种曝光方法。
本实施例的曝光方法应用于上述任一项数字曝光设备,所述方法包括对所述数字曝光设备曝光区曝光的步骤,所述对所述数字曝光设备曝光区曝光的步骤包括:
控制所述光源发出的光线通过所述第一透镜单元,利用通过所述第一透镜单元的光线对所述曝光区进行曝光;
控制所述光源发出的光线依次通过所述第二透镜单元和所述光线转置组件,利用通过所述第二透镜单元且转置后的光线对所述曝光区进行曝光。
本实施例中,当需要进行图形化工艺时,需要依次控制透镜阵列上的多个透镜单元开启和关闭,以使光线通过相应的透镜单元之后,对目标区域进行多次曝光,完成图形化工艺。
在透镜单元开启时,来自光源的光线通过该透镜单元,并进一步传递至曝光区,应当理解的是,通过透镜单元的光线可以直接传递至曝光区,透镜阵列和曝光区之间还可能存在其他结构,例如上述镜头等光路组件。
曝光过程中,当第一透镜单元开启时,光线通过第一透镜单元后传递至曝光区,对曝光区进行曝光,当第二透镜单元开启时,光线通过第二透镜单元和光线转置组件,然后对曝光区进行曝光。
如图3所示,由于通过第一透镜单元的光线和透过第二透镜单元关于数字曝光设备的曝光方向转置,所以即使光源发出的光线是不均匀的,由于第一透镜单元,光线经过转置之后,在对于同一位置进行曝光时的不均匀程度会被抵消,从而提高了数字曝光设备的曝光结果均匀性,有助于提高曝光效果。
在一些实施例中,在应用于第一方面的第四种数字曝光设备的情况下,所述对所述数字曝光设备曝光区曝光,包括:
控制所述光路控制模块处于所述第一工作状态,以使通过所述透镜阵列的光线通过所述光路控制模块透射至所述数字曝光设备的曝光区。
本实施中,当需要进行曝光操作时,控制光路控制模块处于第一工作状态。在一个实施例中,示例性的,如图5所示,是控制第一导光件的第一表面和第二导光件的第二表面相抵接,从而使得光线不会在第一表面处发生全反射,实现控制光线传递至曝光,对产品进行曝光处理。
在一些实施例中,在应用于第一方面的第四种数字曝光设备的情况下,所述方法还包括:
控制所述光路控制模块处于所述第二工作状态;
利用所述光传感器检测通过所述光路控制模块传递至所述光传感器的光线的强度和均一性;
根据检测结果对所述光源进行补偿。
如图6所示,光路控制模块处于所述第二工作状态时,光线不会传递至曝光区,而是传递至光传感器处。示例性的,在一个实施例中,光线在第一导光件的第一表面处发生全反射,从而反射至光传感器处。
当对各传感器单元检测到的亮度值大小均大于某一亮度阈值时,说明光源提供的光线的强度满足使用需求,如果亮度值未达到该亮度阈值,则可以对光源的控制过程进行补偿,提高光源的出射亮度,以满足使用需求。
当各传感器单元检测到的亮度值之间的差异值较小时,说明光源的均匀程度较高,反之,当各传感器单元检测到的亮度值之间的差异值较大时,说明光源的均匀程度较低,需要对光源发出的光线的均匀程度进行补偿。实施时,具体可以通过调整镜头的角度、透镜阵列的角度等方式提高光线的均匀程度,以实现对于光线进行补偿。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种数字曝光设备,其特征在于,包括光源、透镜阵列和光线转置组件,所述透镜阵列设置于所述光源的出射光路上,所述透镜阵列至少包括第一透镜单元和第二透镜单元,所述第一透镜单元和所述第二透镜单元的数量均为多个,且阵列排布,所述光线转置组件设置于所述第二透镜单元的出射光路上,所述光线转置组件用于控制所述第二透镜单元出射的光线关于所述数字曝光设备的曝光方向转置。
2.如权利要求1所述的数字曝光设备,其特征在于,所述光线转置组件至少包括第一凹面镜和第二凹面镜,所述第一凹面镜和所述第二凹面镜相对设置,且所述第一凹面镜和所述第二凹面镜的光轴方向相互平行。
3.如权利要求1所述的数字曝光设备,其特征在于,所述第一透镜单元和所述第二透镜单元分别位于所述透镜阵列的目标轴线的两侧,其中,所述目标轴线为所述透镜阵列垂直于所述数字曝光设备的曝光方向的中轴线。
4.如权利要求1所述的数字曝光设备,其特征在于,还包括检测组件,所述检测组件包括光传感器和光路控制模块,所述光路控制模块至少具有第一工作状态和第二工作状态;
在所述第一工作状态下,沿所述透镜阵列出射的光线通过所述光路控制模块透射至所述数字曝光设备的曝光区;
在所述第二工作状态下,沿所述透镜阵列出射的光线通过所述光路控制模块传递至所述光传感器。
5.如权利要求4所述的数字曝光设备,其特征在于,所述光路控制模块包括第一导光件,所述第一导光件包括第一表面,
所述第一表面位于所述第一导光件内侧的垂线的方向与所述透镜阵列的光线出射方向的夹角,小于所述光源的光线由第一导光件传递至所述数字曝光设备工作的气体环境时对应的全反射角。
6.如权利要求5所述的数字曝光设备,其特征在于,所述光路控制模块包括第二导光件,所述第二导光件包括第二表面,所述第一导光件的材料和所述第二导光件的材料相同,所述第一导光件的第一表面与所述第二导光件的第二表面相对设置,且在所述第一工作状态下,所述第一导光件的第一表面与所述第二导光件的第二表面相抵接,在所述第二工作状态下,所述第一导光件的第一表面与所述第二导光件的第二表面相分离。
7.如权利要求6所述的数字曝光设备,其特征在于,所述光传感器包括基底和多个传感器单元,所述多个传感器单元在所述基底上阵列排布,所述光传感器设置于所述光源的光线在所述第一表面发生全反射对应的光路上。
8.一种曝光方法,应用于权利要求1至7中任一项所述的数字曝光设备,其特征在于,所述方法包括对所述数字曝光设备曝光区曝光的步骤,所述对所述数字曝光设备曝光区曝光的步骤包括:
控制所述光源发出的光线通过所述第一透镜单元,利用通过所述第一透镜单元的光线对所述曝光区进行曝光;
控制所述光源发出的光线依次通过所述第二透镜单元和所述光线转置组件,利用通过所述第二透镜单元且转置后的光线对所述曝光区进行曝光。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,在应用于权利要求4所述的数字曝光设备的情况下,所述对所述数字曝光设备曝光区曝光,包括:
控制所述光路控制模块处于所述第一工作状态,以使通过所述透镜阵列的光线通过所述光路控制模块透射至所述数字曝光设备的曝光区。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,在应用于权利要求4所述的数字曝光设备的情况下,所述方法还包括:
控制所述光路控制模块处于所述第二工作状态;
利用所述光传感器检测通过所述光路控制模块传递至所述光传感器的光线的强度和均一性;
根据检测结果对所述光源进行补偿。
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