CN115327866A - 一种激光直接成像设备及激光直接成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光直接成像设备及激光直接成像方法，设备包括：激光光源、准直镜、至少一个凸透镜、可转动光路反射单元、fθ透镜、处理系统、角位移测量装置以及线性位移检测装置，线性位移检测装置计算出待曝光图像的每一行中的所有待曝光像素点到本行最左边的像素点的距离值，将根据每一行的待曝光像素点个数K_M，得到K_M个距离值并发送给角位移测量装置，角位移测量装置将K_M个不同的距离值转化为K_M个不同的角位移并发送给处理系统，处理系统控制可转动光路反射单元转动以及激光光源出光，激光光源发出的光束对待曝光像素点曝光。本装置及方法，实现了对图形的高精度曝光，节约了激光能量，且提高了曝光精度的一致性。

Description

一种激光直接成像设备及激光直接成像方法

技术领域

本发明属于激光直接成像领域，尤其涉及到一种激光直接成像及激光直接成像方法。

背景技术

参考图1，在一些激光直接成像设备中，对弧形球面21的内表面上均匀涂镀的感光涂层曝光的过程如下：激光光源10在处理系统15的控制下，发出的光束在经过准直镜11准直后平行射出，再经过至少一个凸透镜12透射后入射至正六棱镜20，正六棱镜20匀速转动，光束在正六棱镜20中发生反射，反射光束从匀速转动的正六棱镜20的另一边射出，得到旋转光束，旋转光束最后在弧形球面21的内表面的感光涂层（未图示）上聚焦，并对感光涂层进行曝光。由于正六棱镜20经控制绕着自身的中心轴线匀速转动，若激光光源10以时间间隔t出光，可以理解的是，待曝光像素点01至09均匀分布在弧形球面21的内表面。然而，若利用上述激光直接成像设备曝光位于基板上的感光涂层，例如将上表面涂镀有感光涂层的基板22置于正六棱镜20与弧形球面21的内表面之间，原来在弧形球面21的内表面上待曝光像素点01至09分布在基板22上的01’至09’，定义相邻待曝光像素点01’到02’之间的距离d1，02’到03’之间的距离d2，03’到04’之间的距离d3...，08’到09’之间的距离d8,可以理解的是，d1到d8的值不完全相等。若利用上述激光直接成像装置中的旋转光束对水平基板上的待曝光像素点曝光，则无法实现精确曝光的目的。

发明内容

本发明提供了一种激光直接成像设备及成像方法，其目的在于解决激光直接成像设备的旋转光束对基板上的感光涂层进行曝光时，待曝光像素点的曝光精度不高的问题。

本发明的方案如下：

一种激光直接成像设备，包括：激光光源、准直镜、至少一块凸透镜、可转动光路反射单元、fθ透镜、处理系统、角位移测量装置以及线性位移检测装置；

在fθ透镜的下方，放置有基板，在基板的上表面均匀覆盖有感光涂层，基板放置在一工作台上，待曝光图像被处理成M行×N列，得到M×N个像素点并被映射到感光涂层上；

线性位移检测装置计算出待曝光图像的每一行中的K_M个待曝光像素点分别到本行最左边像素点的距离值，将K_M个不同距离值发送给角位移测量装置，角位移测量装置将K_M个不同的距离值转化为K_M个不同的角位移并发送给处理系统；

处理系统控制可转动光路反射单元依次曝光每一行的K_M个待曝光像素点时，由初始状态逆时针转动，当可转动光路反射单元依次转到每一行的K_M个角位移时，处理系统控制激光光源依次出光，激光光源发出的光束经过准直镜准直后，入射至凸透镜，光束经凸透镜透射后入射至可转动光路反射单元，经可转动光路反射单元反射后，再入射至fθ透镜，光束经fθ透镜出射后聚焦在感光涂层上，光束对处于待曝光像素点的位置的感光涂层曝光。

进一步地，当光束经过准直镜准直后，入射至凸透镜，光束经凸透镜透射后入射至可转动光路反射单元，经可转动光路反射单元反射后，再入射至fθ透镜，经fθ透镜射出后聚焦在待曝光图像的每一行的最左边的像素点时，可转动光路反射单元所处的状态为初始状态。

进一步地，定义每一个像素点的边长d等于25.4*1000/P，单位为微米，其中，P表示图像分辨率。

进一步地，光束扫描待曝光图像的任意一行的水平距离为边长d时，可转动光路反射单元转过一个单位角度α。

进一步地，当光束曝光完待曝光图像的每一行的所有待曝光像素点后，可转动光路反射单元在控制系统控制下转回至初始状态，控制系统控制工作台带动基板沿着待曝光图像的列方向移动距离为边长d的位移,以使得待曝光行数的图像被整体平移至上一行已曝光图像所在的位置。

进一步地，处理系统为芯片处理器。

进一步地，角位移测量装置为码盘，线性位移检测装置为光栅尺。

进一步地，可转动光路反射单元为正六棱镜或者正五棱镜。

进一步地，基板为网版或者PCB板。

本发明还公开了一种利用激光直接成像设备进行激光直接成像的方法，包括如下步骤：

步骤1：处理系统根据图像分辨率将待曝光图像分割成M行×N列，得到M×N个像素点，M×N个像素点并被映射到基板的感光涂层上，确定每一行图像中待曝光像素点个数K_M；

步骤2：线性位移检测装置计算待曝光图像的每一行中的K_M个待曝光像素点到本行中最左边像素点的K_M个不同的距离值，将K_M个不同的距离值发送给角位移测量装置，角位移测量装置将K_M个不同的距离值转化为K_M个不同的角位移并发送给处理系统；

步骤3：处理系统控制可转动光路反射单元依次曝光每一行的K_M个待曝光像素点时，可转动光路反射单元由初始状态逆时针依次转动到不同的K_M个角位移，处理系统控制激光直接成像设备发出光束，对处于待曝光像素点所在位置处的感光涂层曝光。

本装置及方法实现的技术效果：将待曝光图像分割成M行×N列，得到M×N个像素点，M×N个像素点经处理系统处理后映射到感光涂层上，将感光涂层分割成M×N块涂层方块。每一行图像中有K_M个待曝光像素点，所有的待曝光像素点组成待曝光图像。激光直接成像设备中的线性位移检测装置检测出每一行图像中所有待曝光像素点到本行最左边像素点（初始像素点）的K_M个不同的距离值，线性位移检测装置将K_M个不同的距离值发送给角位移测量装置，角位移测量装置将K_M个不同距离值转化成K_M个不同角位移，该K_M个不同角位移被发送给处理系统。处理系统控制可转动光路反射单元自初始状态逆时针转动，当可转动光路反射单元依次转到每一行待曝光像素点的不同的角位移时，处理系统控制激光光源发光，激光光源发出的光束经过准直镜准直后，入射至凸透镜，经凸透镜透射后入射至可转动光路反射单元，经过可转动光路反射单元反射，再入射至fθ透镜，经fθ透镜出射后聚焦在水平的基板上端面的感光涂层上，光束对处于待曝光像素点所处位置处的感光涂层曝光。本装置应用于旋转光束对水平基板上的待曝光像素点精确曝光，曝光精度高；对于感光涂层上不待曝光像素点，激光光源无需出光，节约了激光能量；同时，由于使用了fθ透镜，保证了旋转光束对水平曝光面上各待曝光像素点曝光精度的一致性。

附图说明

图1为利用旋转光束对弧形球面21的内表面上的像素点曝光的示意图；

图2为本发明中激光成像设备的各模块连接示意图；

图3为涂黑的若干个待曝光像素点组成的待曝光图像“快”的示意图；

图4为角位移测量装置的实施例为码盘，码盘的盘面上均匀标识的刻度线的示意图；

图5为图2中可转动光路反射单元的实施例为正六棱镜时，各模块连接示意图。

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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述区别，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图2，本发明公开了一种激光直接成像设备，包括：激光光源10，准直镜11、至少一个凸透镜11、可转动光路反射单元13，fθ透镜14，处理系统15、角位移测量装置16以及线性位移检测装置17；在fθ透镜14的下方，放置有基板22，在基板22的上表面均匀覆盖有感光涂层18，在基板22上放置在一工作台19上。待曝光图像经图像处理后被分割成M行×N列并得到M×N个像素点，M×N个像素点被映射到感光涂层18上，因此，感光涂层18被分割成M×N块涂层方块，即每一个涂层方块均代表一个像素点。然而，这M×N个像素点并不都需要全部曝光，只有有图像（参考图3中的黑色涂层方块）对应的像素点（定义为待曝光像素点）才需要曝光。工作台19经处理系统15控制，带动基板22沿着待曝光图像列的方向运动。

线性位移检测装置17依次计算出待曝光图像的每一行中的所有待曝光像素点到最左边像素点的距离，将根据每一行的待曝光像素点个数K_M得到K_M个距离值发送给角位移测量装置，角位移测量装置将K_M个距离值转化为K_M个角位移并发送给处理系统，处理系统根据K_M个角位移确定可转动光路反射单元曝光K_M个像素点时分别转过的角位移；

处理系统15控制可转动光路反射单元13由初始状态转动，处理系统15根据可转动光路反射单元13依次转过K_M个角位移时，处理系统15控制激光光源依次出光，激光光源发出的光束经过准直镜准直11后，入射至至少一块凸透镜12，经凸透镜12透射后入射至可转动光路反射单元13，经过可转动光路反射单元13反射后，再入射至fθ透镜14，经fθ透镜14出射后聚焦在基板22上端面的感光涂层18上，光束对处于待曝光像素点位置处的感光涂层曝光。

当曝光完某一行的待曝光像素点后，可转动光路反射单元转回到初始状态，工作台19在处理系统15控制下带动基板22沿着待曝光图像的列方向移动位移d（d在后面定义），激光光源10发光，再曝光下一行的所有待曝光像素点，直到曝光完所有行数的待曝光像素点。

下面通过具体的实施例来解释本激光直接成像设备曝光待曝光图像的全过程。

参考图3，待曝光图像示例性的列举为“快”字，该 “快”字分布在18行*22列的像素点上，每一个小方格代表一个像素点，M=18，N=22。其中涂黑的方块代表待曝光像素点，白色的方块表示不需要曝光的像素点，所有涂黑的方块组合起来构成“快”字。可以理解的是，图3中，像素点的个数（即所有小方格的个数）远多于待曝光像素点的个数。

定义任意一行任意一列的像素点为QM*N, 任意一行待曝光像素点个数为K_M, 图3所示的实施例中，M=18，N=22，第1行中待曝光像素点个数K₁为2，分别是位于第1行第6列的待曝光像素点Q1*6，以及第1行第16列的待曝光像素点Q1*16。第2行中待曝光像素点个数K₂为2，分别是位于第6列的待曝光像素点Q2*6，以及第16列的待曝光像素点Q2*16。第4行中待曝光像素点个数K₄为11，分别是位于第6列的待曝光像素点Q4*6，以及第13至第22列的待曝光像素点Q4*13，Q4*14，Q4*15，Q4*16，Q4*17，Q4*18，Q4*19，Q4*20，Q4*21，Q4*22。第12行中待曝光像素点个数K₁₂为2，分别是位于第1列的像素点Q12*1及第16列的像素点Q12*16。第18行（最后一行）中待曝光像素点个数K₁₈为3，分别是位于第6列的像素点Q18*6，第10列的待曝光像素点Q18*10以及第22列的待曝光像素点Q18*22。需要说明的是，选取上述第1,2,4,12,18行仅仅是示例性的，因为这几行中的待曝光像素点的分布具有代表性。

参考图3，当待曝光图像“快”的图像分辨率为P，表示1英寸长度范围内像素点的个数为P，像素点简化为方格表示，定义方格的边长为d微米,则d=25.4*1000/P(微米）。因此，当一幅图像的分辨率确定了，则像素点的大小也就确定了。

参考图2，定义激光光源10发出的光束依次经准直镜11、凸透镜12、可转动光路反射单元13及fθ透镜14后，聚焦在基板22上端面的待曝光图像的每一行的最左边的像素点（即第1列的若干像素点）时，可转动光路反射单元13所处的状态为初始状态，此时，可转动光路反射单元13转过的角度为0度。在初始状态时，若激光光源10出光，则光束聚焦点位于图3中每一行最左边的像素点，即位于每行的第1列像素点，如Q1*1，Q2*1，Q3*1，Q4*1.............Q18*1。若某一行的第一列有待曝光像素点，例如第12行的第1列像素点Q12*1需要曝光，则当可转动光路反射单元13处于初始状态时，处理系统15控制激光光源10出光，以使得激光光源10发出的光束101依次经过准直镜11、凸透镜12、可转动光路反射单元13及fθ透镜14后，聚焦在像素点Q12*1上，对像素点Q12*1所在位置处的感光涂层曝光。

下面阐述利用本发明公开的激光直接成像设备如何曝光本实施例中的图像“快”字的。

（1）、曝光第1行：在曝光图3中的第1行的两个像素点Q1*6、Q1*16时，线性位移检测装置17检测到第一个待曝光像素点Q1*6到最左边的像素点Q1*1的距离为5d,像素点Q1*16到像素点Q1*1的距离为15d，线性位移检测装置17将两个距离值5d、15d发送给角位移测量装置16。参考图4，定义可转动光路反射单元13（图4显示的是可转动光路反射单元13一个实施例：码盘）每转动一个单位角度α（不一定是1°），图2中的光束101扫描图3所示的待曝光图像“快”的任意一行的水平距离为d。角位移测量装置16将距离值5d、15d分别转化为角位移5α以及15α，然后将角位移5α以及15α发送给处理系统15。处理系统15接收到两个角位移5α以及15α后予以存储。在曝光开始前，需要将可转动光路反射单元13置于初始状态。初始状态的定义为：参考图2，激光光源10发出的光束101准直镜11准直后，入射至至少一块凸透镜12，光束101经凸透镜12透射后入射至可转动光路反射单元13，经可转动光路反射单元反射13后，再入射至fθ透镜14，经fθ透镜14射出后聚焦在待曝光图像的每一行的最左边的像素点时，可转动光路反射单元所处的状态为初始状态。在初始状态时，可转动光路反射单元13转动的角度为0°。当转动光路反射单元13置于初始状态后，处理系统15控制可转动光路反射单元13逆时针转到角位移5α时，处理系统15控制激光光源10出光，以使得激光光源10发出的光束101经过准直后，平行入射至凸透镜12，经过凸透镜12透射后，入射至可转动光路反射单元13，在可转动光路反射单元13发生反射后，入射至fθ透镜14，最后聚焦在基板22上的待曝光像素点Q1*6上的感光涂层18上，并对像素点Q1*6处的感光涂层18曝光。待曝光像素点Q1*6被曝光后，可转动光路反射单元13继续逆时针转动，当转动到角位移15α处，处理系统15控制激光光源10出光，对待曝光像素点Q1*16处所在的感光涂层（即黑色涂层方块）曝光。需要说明的是，可转动光路反射单元13在由初始状态转到角位移5α的过程中，以及由角位移5α转到角位移15α过程中，处理系统15控制激光光源10不出光。也就是说，只有光束101在可转动光路反射单元13的带动下聚焦到像素点Q1*6及像素点Q1*16 所在的感光涂层时，激光光源10在处理系统15的控制下才出光。

（2）、曝光第2行。第2行中，待曝光像素点有Q2*6 和Q2*16 。线性位移检测装置17检测到Q2*6和Q2*16到像素点Q2*1距离分别为5d和15d，并将5d和15d转化为角位移5α及15α，然后发送给处理系统15。参考图2，当曝光完第1行中的两个像素点Q1*6及Q1*16后，处理系统15控制可转动光路反射单元13顺时针顺时针旋转，以使得可转动光路反射单元13重新处于初始状态。处理系统15控制工作台19带动基板22移动，基板22带动图3中的待曝光图像“快”沿着图像列方向整体移动距离d,使得像素点Q2*1处于像素点Q1*1最初所在的位置，也就是使得第2行像素点经移动后处于第1行像素点的位置。利用和曝光第1行像素点类似的方法，曝光两个像素点Q2*6 和Q2*16，即可转动光路反射单元13逆时针转到角位移5α及15α时，光束101分别对两个待曝光像素点Q2*6 和Q2*16 所在位置的感光涂层（即两块黑色图涂层方块）曝光。

（3）、曝光第4行。在曝光完第3行后，处理系统15控制工作台19带动基板22移动，基板22带动待曝光图像“快”沿着图像的列方向整体移动d，使得像素点Q4*1处于像素点 Q1*1最初所在的位置，处理系统15控制可转动光路反射单元13在曝光完第3行最后一个像素点Q3*16后顺时针回转角位移15α，使得可转动光路反射单元13重新处于初始状态。第4行待曝光像素点有11个，分别是Q4*6，Q4*13，Q4*14，Q4*15，Q4*16，Q4*17，Q4*18，Q4*19，Q4*20，Q4*21，Q4*22。线性位移检测装置17检测出这11个像素点到像素点Q4*1的距离分别为5d、12d、13d、14d、15d、16d、17d、18d、19d、20d、21d,然后发送给角位移测量装置16，角位移测量装置16将这11个距离值转化成角位移5α、12α、13α、14α、15α、16α、17α、18α、19α、20α、21α后发送给处理系统15。处理系统15控制可转动光路反射单元13自初始状态逆时针依次角位移位移5α、12α、13α、14α、15α、16α、17α、18α、19α、20α、21α，处理系统15分别控制激光光源10出光，激光光源10发出的光束101分别对上述11个待曝光像素点所处位置的感光涂层曝光。可以理解的是，在曝光像素点Q4*13至Q4*22期间，激光光源10连续出光。

（4）、曝光第12行。第12行中，待曝光像素点为Q12*1、Q12*6和Q12*16。线性位移检测装置17检测到这3个待曝光像素点到像素点Q12*1的距离为0，5d和15d，线性位移检测装置17将这3个值发送给角位移测量装置16，角位移测量装置16将这3个距离值转化为角位移0，5α和15α。在曝光完第11行像素点后，处理系统15控制工作台19带动基板22移动，基板22带动待曝光图像“快”沿着图像的列方向整体移动d，使得像素点Q12*1处于像素点 Q1*1最初所在的位置，同时可转动光路反射单元13在曝光完第11行的最后一个像素点Q11*22后顺时针回转角位移21α后，重新处于初始状态。由于可转动光路反射单元13处于初始状态时光束101曝光的感光涂层18所在的位置为待曝光像素点Q12*1所在的位置，因此，曝光待曝光像素点Q12*1时，可转动光路反射单元13无需转动，处理系统15控制激光光源10出光，激光光源10发出的光束101对像素点Q12*1所在位置的感光涂层曝光。曝光完像素点Q12*1后，处理系统15控制可转动光路反射单元13逆时针转过角位移5α，处理系统15控制控制激光光源10出光，激光光源10发出的光束101对像素点Q12*6所在的感光涂层曝光。曝光完像素点Q12*6后，处理系统15控制可转动光路反射单元13继续逆时针转过角位移10α后，处理系统15控制控制激光光源10出光，激光光源10发出的光束101对像素点Q12*16所在位置的感光涂层曝光。在曝光完本行的3个像素点后，处理系统15控制可转动光路反射单元13顺时针转过角位移15α，可转动光路反射单元13重新处于初始状态。也就是说，当激光光源10曝光完像素点Q12*16后，处理系统15不再控制可转动光路反射单元13逆时针继续转动。

（5）、曝光第18行。第18行为待曝光图像“快”的最后一行。本行待曝光像素点有3个，分别是像素点Q18*6、Q18*10、Q18*22。为了曝光第18行像素点，在曝光完第17行像素点后，处理系统15控制工作台19带动基板22移动，基板22带动待曝光图像“快”沿着图像的列方向整体移动位移d，使得像素点Q18*1处于像素点 Q1*1最初所在的位置。可转动光路反射单元13在曝光完第17行的最后一个像素点Q17*21后在处理系统15控制下顺时针转过角位移20α后重新处于初始状态。处理系统15控制可转动光路反射单元13自像素点Q18*1逆时针依次转过角位移5α、9α和21α，处理系统15控制激光光源10出光，激光光源10发出的光束101分别对像素点Q18*6、Q18*10、Q18*22所处位置的感光涂层18曝光。当曝光完图形“快”的最后一个像素点Q18*22后，处理系统15控制可转动光路反射单元13顺时针转回到初始状态。至此，整个曝光过程完成。

需要说明的是，上面仅仅例举了曝光图像“快”的第1,2,4,12和18行的情形，至于其余行数，其曝光方法原理都相同，即在曝光每一行时，都要将可转动光路反射单元13设置在初始状态，然后再控制激光光源10出光，使得激光光源10发出的光束101依次经过准直镜11、凸透镜12、可转动光路反射单元13及fθ透镜14后，再对待曝光像素点所处位置的感光涂层曝光。对于本行中不需要曝光的地方（即图3中白色方格），激光光源10不出光。另外，每曝光完一行中的待曝光像素点时，图像都要整体沿着列方向移动位移d,也就是说，待曝光图像的行距为d。

本装置中，设置fθ透镜14的目的在于，光束101在可转动光路反射单元13旋转的带动下，由光路反射单元13出射的旋转光束聚焦在基板22上的感光涂层时，保证了各曝光像素点直径大小一致性，即爆出的图像的清晰度都是一样的。例如，对于图3中的待曝光图像“快”，最左边的像素点Q12*1的清晰度和最右边的像素点Q18*22的清晰度一样。因此，fθ透镜14保证了光束101曝光各个待曝光像素点后得到的图像的清晰度是相同的。

作为其中的一个实施例，线性位移检测装置16优选为光栅尺，角位移测量装置17优选为码盘。在待曝光图像的分辨率确定的情况下，光栅尺能检测到如图3所示的待曝光图像“快”中任意一行的两个像素点之间的距离值，该距离值被光栅尺发送给码盘，码盘能将该距离值转化成角位移。如图4所示，由于码盘上标刻有若干刻度线（示例性的均匀标识出100根刻度线），因此，码盘每转过一个刻度，则会对应一个单位转角α（该单位转角α不一定是1°）。可以理解的是，码盘上的刻度线越密，则单位转角α越小。在本申请中，定义待曝光图像的每一个像素点的大小为d*d的正方形,d越小，图像分辨率越高，则单位转角α越小，也就是说，码盘上的刻度线越密，能检测分辨率越高的图像。本申请中，将d换算为一个单位转角α的好处在于，1d和1α一一对应，能实现光束101对待曝光图像上的待曝光像素点精确曝光，例如，图3中，当需要曝光图像“快”的第一行中的待曝光像素点Q1*6时，待曝光像素点Q1*6到最左边的像素点Q1*1的距离为5d,则码盘可以将距离5d转化成角位移5α。

作为其中的一个实施例，图2中的可转动光路反射单元20优选为正六棱镜（如图5所示），当然也可以是正三棱镜或者正五棱镜。可转动光路反射单元20在电机（未图示）的控制下，能围绕自己的中心转轴控制，当光束经可转动光路反射单元20多次反射后，反射光呈扇形来回扫描，入射到fθ透镜14，见图2。

本申请所说的处理系统15，为具有数据处理及程序控制功能的各种芯片处理器。

本申请中，基板22可以是网版，也可以是PCB印刷电路板。如果是网版，则将图像曝光在网版的感光涂层上，若是PCB印刷电路板，则将图像曝光在印刷电路板的感光涂层上。

本激光直接成像设备的技术效果：将待曝光图像分割成M行×N列，得到M×N个像素点。每一行图像中有K_M个待曝光像素点，所有的待曝光像素点组成待曝光图像中图形。激光直接成像设备中的线性位移检测装置检测出每一行图像中所有待曝光像素点到本行最左边的像素点的K_M个不同的距离值，线性位移检测装置将K_M个不同的距离值发送给角位移测量装置，角位移测量装置将K_M个不同的距离值转化成K_M个不同的角位移，该K_M个不同的角位移被发送给处理系统。处理系统控制可转动光路反射单元自初始状态逆时针转动，当可转动光路反射单元依次转到每一行待曝光像素点的不同的角位移时，处理系统控制激光光源发光，依次发出的光束经过准直镜准直后，入射至至少一块凸透镜，经凸透镜透射后入射至可转动光路反射单元，经过可转动光路反射单元反射，再入射至fθ透镜，经fθ透镜出射后聚焦在水平的基板上端面的感光涂层上，光束对处于待曝光像素点位置处的感光涂层曝光。因此，本装置适用利用旋转光束对水平的基板上的待曝光像素点精确曝光，曝光精度高；对于那些不待曝光像素点，激光光源无需出光，节约了激光能量；同时，由于使用了fθ透镜，能保证旋转光束对水平曝光面上各待曝光像素点曝光精度的一致性。

本发明还公开了一种利用上述激光直接成像设备进行激光成像的方法，包括如下步骤：

步骤1：处理系统根据图像分辨率将待曝光图像分割成M行×N列，得到M×N个像素点，M×N个像素点并被映射到基板的感光涂层上，确定每一行图像中待曝光像素点个数K_M；

步骤2：线性位移检测装置计算所述待曝光图像的每一行中的K_M个待曝光像素点到本行中最左边像素点的K_M个不同的距离值，将所述K_M个不同的距离值发送给所述角位移测量装置，所述角位移测量装置将K_M个不同的距离值转化为K_M个不同的角位移并发送给所述处理系统；

步骤3：所述处理系统控制所述可转动光路反射单元依次曝光每一行的K_M个待曝光像素点时，可转动光路反射单元由初始状态逆时针依次转动到不同的K_M个角位移，所述处理系统控制所述激光直接成像设备发出光束，对处于待曝光像素点所在位置处的感光涂层曝光。

步骤1中，M和N的大小取决于待曝光图像的大小，当待曝光图像被分割处理成M*N个像素点后，并不是所有的像素点都需要曝光，只需要对有图像的像素点曝光，因此待曝光像素点的总个数少于M*N。本步骤中，每一个像素点用边长为d微米的正方形方格表示。参考图3，当待曝光图像示例性的为“快”时，定义该图像的分辨率为P，表示1英寸长度范围内像素点的个数为P，则d=25.4*1000/P。因此，每一个像素点的大小d和该图像的分辨率有关。

定义任意一行中待曝光像素点的个数为K_M，则可以理解的是，K_M ≤N，每一行的待曝光像素点的个数可以相同，可以不同。例如图3中，第2行和第3行的待曝光像素点相同，均为两个。第6行和第7行的待曝光像素点个数不同，第6行为3个，第7行为4个。

步骤2中，定义每一行的最左边的像素点为基准点，利用图2中的线性位移检测装置检测该行中待曝光像素点分别到基准点的K_M个不同的距离值。线性位移检测装置将K_M个不同的距离值发送给角位移测量装置，角位移测量装置就会将K_M个不同的距离值转化为K_M个不同的角位移，K_M个不同的角位移发送到处理系统进行存储。

步骤3中，在曝光每一行的待曝光像素点前，首先需要确保可转动光路反射单元处于初始状态。初始状态的定义为：参考图2，激光光源10发出的光束101准直镜11准直后，入射至至少一块凸透镜12，光束101经凸透镜12透射后入射至可转动光路反射单元13，经可转动光路反射单元反射13后，再入射至fθ透镜14，经fθ透镜14射出后聚焦在待曝光图像的每一行的最左边的像素点时，可转动光路反射单元所处的状态。当确定好可转动光路反射单元处于初始状态后，处理系统15控制可转动光路反射单元自初始状态逆时针转动，当可转动光路反射单元依次转到该行中不同的角位移时，处理系统15控制激光光源10发出光束101，光束101经准直镜11准直后，入射至至少一块凸透镜12，光束101经凸透镜12透射后入射至可转动光路反射单元13，经可转动光路反射单元反射13后，再入射至fθ透镜14，经fθ透镜14射出后聚焦在待曝光像素点对应的感光涂层18上，从而完成对该行待曝光像素点的曝光。当曝光完本行中所有的待曝光像素点后，处理系统15控制可转动光路反射单元13转回至初始状态，工作台19在处理系统15的控制下带动基板22沿着待曝光图像的列方向移动位移d。接着曝光下一行的所有待曝光像素点，直到曝光完所有行数的待曝光像素点。

本方法适用利用旋转光束对水平的基板上的待曝光像素点精确曝光，曝光精度高，对于那些不待曝光像素点，激光光源无需出光，节约了激光能量；同时，由于使用了fθ透镜，能保证旋转光束对水平曝光面上各待曝光像素点曝光精度的一致性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光直接成像设备，其特征在于，包括：激光光源、准直镜、至少一块凸透镜、可转动光路反射单元、fθ透镜、处理系统、角位移测量装置以及线性位移检测装置；

在所述fθ透镜的下方，放置有基板，在所述基板的上表面均匀覆盖有感光涂层，所述基板放置在一工作台上，待曝光图像被处理成M行×N列，形成M×N个像素点并被映射到感光涂层上；

所述线性位移检测装置计算出所述待曝光图像的每一行中的K_M个待曝光像素点分别到本行最左边像素点的距离值，将K_M个不同距离值发送给所述角位移测量装置，所述角位移测量装置将K_M个不同的距离值转化为K_M个不同的角位移并发送给所述处理系统；

所述处理系统控制所述可转动光路反射单元依次曝光每一行的K_M个待曝光像素点时，所述可转动光路反射单元由初始状态逆时针转动，当依次转到每一行的K_M个角位移时，所述处理系统控制所述激光光源依次出光，所述激光光源发出的光束经过所述准直镜准直后，入射至所述凸透镜，所述光束经所述凸透镜透射后入射至所述可转动光路反射单元，经所述可转动光路反射单元反射，再入射至所述fθ透镜，光束经所述fθ透镜出射后聚焦在所述感光涂层上，所述光束对处于所述待曝光像素点的位置的感光涂层曝光。

2.如利要求1所述的激光直接成像设备，其特征在于，当所述光束经过所述准直镜准直后，入射至所述凸透镜，所述光束经所述凸透镜透射后入射至所述可转动光路反射单元，经所述可转动光路反射单元反射后，再入射至所述fθ透镜，经所述fθ透镜射出后聚焦在所述待曝光图像的每一行的最左边的像素点时，所述可转动光路反射单元所处的状态为初始状态。

3.如权利要求2所述的激光直接成像设备，其特征在于，定义每一个像素点的边长d等于25.4*1000/P，单位为微米，其中，P表示图像分辨率。

4.如权利要求3所述的激光直接成像设备，其特征在于，光束扫描待曝光图像的任意一行的水平距离为所述边长d时，所述可转动光路反射单元转过一个单位角度α。

5.如权利要求3所述的激光直接成像设备，其特征在于，当光束曝光完所述待曝光图像的每一行的所有待曝光像素点后，所述可转动光路反射单元在所述控制系统控制下转回至所述初始状态，控制系统控制工作台带动所述基板沿着所述待曝光图像的列方向移动距离为所述边长d的位移,以使得待曝光行数的图像被整体平移至上一行已曝光图像所在的位置。

6.如权利要求1所述的激光直接成像设备，其特征在于，所述处理系统为芯片处理器。

7.如权利要求1所述的激光直接成像设备，其特征在于，所述角位移测量装置为码盘，所述线性位移检测装置为光栅尺。

8.如权利要求1所述的激光直接成像设备，其特征在于，所述可转动光路反射单元为正六棱镜、正五棱镜或者正三棱镜。

9.如权利要求1至8中任一项所述的激光直接成像设备，其特征在于，所述基板为网版或者PCB板。

10.一种利用如权利要求1至9中任一项所述的激光直接成像设备进行激光成像的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：处理系统根据图像分辨率将待曝光图像分割成M行×N列，得到M×N个像素点，M×N个像素点并被映射到基板的感光涂层上，确定每一行图像中待曝光像素点个数K_M；

步骤2：线性位移检测装置计算所述待曝光图像的每一行中的K_M个待曝光像素点到本行中最左边像素点的K_M个不同的距离值，将所述K_M个不同的距离值发送给所述角位移测量装置，所述角位移测量装置将K_M个不同的距离值转化为K_M个不同的角位移并发送给所述处理系统；

步骤3：所述处理系统控制所述可转动光路反射单元依次曝光每一行的K_M个待曝光像素点时，可转动光路反射单元由初始状态逆时针依次转动到不同的K_M个角位移，所述处理系统控制所述激光直接成像设备发出光束，对处于待曝光像素点所在位置处的感光涂层曝光。

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