CN116009361A - 一种曝光方法及曝光设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种曝光方法及曝光设备，曝光方法包括将待曝光图像分为若干个宽度为T的条带图像，T＝L‑2×t；步进机构驱动曝光机构向预设位置处步进，步进的距离为T；获取步进机构停止后步进机构的实际位置；计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX，在宽度为T的条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX和t‑ΔX的空白条带图像；曝光机构依据调整后的条带图像进行曝光处理。本发明能够弥补光斑的移动误差，避免相邻两个条带之间出现重合或者缝隙的情形，提高曝光质量。

Description

一种曝光方法及曝光设备

技术领域

本发明涉及曝光技术领域，尤其涉及一种步进式曝光设备的曝光方法及实现该曝光方法的曝光设备。

背景技术

曝光设备是一种通过光将胶片或者其他透明体上的图像信息转移到涂有感光物质的表面上的机械设备。在曝光设备中，曝光机构通常是采用步进的方式进行移动的，也即曝光机构通过步进机构沿步进方向用，步进机构可将曝光机构从一个位置移动到另一个位置，以对曝光介质进行曝光处理，使曝光介质上可形成相应的图像。曝光机构在步进时，首先需要确定曝光机构的起始位置，当确定曝光机构的位置后，步进机构控制曝光机构移动。当曝光机构接近目标位置时，步进机构停止动作，曝光机构停止在目标位置上。然而由于步进机构存在一定移动误差，使得曝光机构最终停止的位置不是预设的位置，继而导致曝光图像存在一些问题，如当曝光机构步进超过目标位置时容易导致相邻两个条带图像之间存在缝隙，而当曝光机构步进未达到目标位置时容易导致相邻两个条带图像之间产生重合，影响曝光图像质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高曝光质量的曝光方法，同时还提供一种实现该曝光方法的曝光设备。

为实现上述目的，本发明提出一种曝光设备的曝光方法，所述曝光设备包括曝光机构和用于控制所述曝光机构步进的步进机构，所述曝光方法包括：

S100，将待曝光图像分为若干个宽度为T的条带图像，其中，T＝L-2×t，L为曝光机构产生的光斑的宽度，t大于或等于θ，θ为步进机构的精度；

S200，步进机构驱动曝光机构向预设位置处步进，步进的距离为T；

S300，获取步进机构停止后曝光机构的实际位置；

S400，计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX，在宽度为T的条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX和t-ΔX的空白条带图像；

S500，曝光机构依据步骤S400获得的条带图像进行曝光处理。

优选地，S300中，通过光栅尺获取步进机构停止后曝光机构的实际位置。

优选地，S400中，当所述实际位置在预设位置左侧时，在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像。

优选地，S400中，当所述实际位置在预设位置右侧时，在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像。

优选地，S100中，通过上位机将待曝光图像分为若干个宽度为T的条带图像。

优选地，S400中，通过下位机计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX，并在条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX和t-ΔX的空白图像。

优选地，所述曝光机构在处理空白条带图像数据时曝光机构处于非工作状态。

本发明还揭示了一种曝光设备，所述曝光设备包括：

曝光机构，用于对曝光介质进行曝光处理；

步进机构，与曝光机构相连，用于驱动曝光机构步进；

控制机构，与所述曝光机构和步进机构均相连，用于将待曝光图像分为若干个宽度为T的条带图像，通过步进机构驱动曝光机构向预设位置处步进，步进的距离为T，进一步获取步进机构停止后曝光机构的实际位置，计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX，并在条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX和t-ΔX的空白图像，并控制曝光机构依据调整后的条带图像进行曝光处理。

优选地，当所述实际位置在预设位置左侧时，控制机构在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像。

优选地，当所述实际位置在预设位置右侧时，控制机构在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像。

本发明的有益效果是：

本发明通过将待曝光图像分割为宽度为T的条带图像，并依据曝光机构移动的实际位置与预设位置间的误差，在条带图像的两侧分别添加t+ΔX的空白条带图像和t-ΔX的空白条带图像，以弥补光斑的移动误差，避免了相邻两个条带之间出现重合或者缝隙的情形，提高曝光质量。

附图说明

图1是本发明实施例一中曝光方法的流程图；

图2是光斑步进示意图；

图3是曝光设备的一结构示意图；

图4是曝光设备的另一结构示意图；

图5是待曝光图像分割示意图；

图6是曝光机构移动示意图；

图7是位置在左侧时条带图像补偿示意图；

图8是实施例二中曝光方法示意图；

图9是位置在右侧时条带图像补偿示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

由于现有技术中，步进机构在驱动曝光机构移动过程中存在误差，使得曝光机构产生的光斑在步进后的实际位置与预设位置存在误差，进而影响曝光质量。本发明能够依据步进机构在移动过程中产生的误差调整曝光机构产生的光斑的位置，以弥补光斑的实际位置与预设位置之间的误差，以提高曝光质量。

以下以两个实施例，对本发明所揭示的曝光方法进行详细地说明。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例一所揭示的曝光设备的曝光方法，包括如下步骤：

S100，将待曝光图像分为若干个宽度为T的条带图像，其中，T＝L-2×t，L为曝光机构产生的光斑的宽度，t大于或等于θ，θ为步进机构的精度；

具体地，结合图2～图4所示，曝光设备包括曝光机构10和步进机构20，曝光机构10与步进机构20相连，曝光机构10用于产生光斑B，并利用光斑B对曝光介质A进行曝光处理，曝光介质包括但不限于网版；步进机构20用于控制曝光机构10沿步进方向移动，以使光斑B沿步进方向X移动。实施时，曝光机构10产生的光斑B沿曝光方向Y移动并对曝光介质进行曝光，当完成一次曝光处理后，曝光机构10在步进机构20的控制下沿步进方向X移动。当曝光机构10移动到位后，曝光机构10沿曝光方向Y移动再次对曝光介质A进行曝光处理。重复上述过程，可完成曝光介质A的曝光处理。

本实施例中，曝光机构10为采用DLP技术或者激光器密排技术的曝光机构10。当曝光机构10为采用DLP技术的曝光机构10时，其包括但不限于光源、DMD(DigitalMicromirror Device，数字微镜器件)和镜头组件。实施时，光源产生的光射向DMD，经DMD反射后进入镜头组件，经镜头组件处理后射向光反应材料，进而可对光反应材料进行曝光处理。

当曝光机构10为采用激光器密排技术的曝光机构10时，其包括但不限于排布成直线或者阵列的激光器。实施时，按照特定形状控制各个激光器的开启或者关闭，以对光反应材料进行曝光，激光器产生的光可直接照射至光反应材料，也可通过光纤、透镜等照射到光反应材料上。

如图3所示，步进机构20包括但不限于传送带21和电机22，电机22通过传送带21带动曝光机构10移动，当然，其他实施例中，如图4所示，步进机构20也可采用直线电机，直线电机带动曝光机构10沿步进方向步进移动。

为弥补因步进机构20在步进过程中存在的误差而导致曝光机构10产生的光斑存在位置偏差，如图5所示，本发明首先将待曝光图像分成若干个宽度为T的条带图像M，这里条带图像M的宽度T为光斑的宽度去除至少两倍步进机构的精度，也即T＝L-2×t，t≧θ，θ为步进机构的精度，这里的光斑指的是光从曝光机构射出后形成在曝光介质上的具有特定形状的光束，对于采用DLP技术的曝光机构而言，光斑的尺寸与DMD尺寸不一定相同，并且通常情况下分割的条带图像的宽度等于DMD的宽度，也等于光斑的宽度与倍率的乘积；这里的精度指的是步进机构的误差，如步进机构预设移动的距离为M，而步进机构20实际的移动距离为N，则M与N的差值P为精度，也就是说步进机构在实际移动过程中实际移动的距离为M±P。通过依据步进机构20的精度来减小条带图像的宽度，可预留足够的误差补偿空间，以进行补偿处理。

S200，步进机构20驱动曝光机构10向预设位置处步进，步进的距离为T；

S300，获取步进机构20停止后步进机构20的实际位置；

具体地，当对待曝光的图像完成分割后，步进机构20控制曝光机构10沿步进方向向预设位置处步进，步进的距离为T。当步进机构20停止移动后，进一步通过光栅尺获取步进机构20停止后的实际位置，实施时，可在曝光机构中装配读取数据的读头，通过读头和光栅尺的配合，实现位置数据的获取。当步进机构20不存在移动误差时，步进机构20的步进距离等于T，而由于步进机构20存在移动误差，使得步进机构20停止运动后的实际位置在预设位置的左侧，进而使得曝光机构10产生的光斑的位置也位于预设位置的左侧，如图6所示，图中C为曝光机构10初始位置，C'为曝光机构10按照步进距离步进后预设的停止位置，C”为曝光机构10按照步进距离步进后实际的停止位置，由图可知，两者之间存在误差。

S400，计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX，在条带图像的左侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像，在条带图像的右侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像；

S500，曝光机构依据步骤S400获得的条带图像进行曝光处理。

具体地，当通过光栅尺获取到步进机构20停止的实际位置后，进一步计算实际位置与预设位置之间的误差ΔX。由于实际位置位于预设位置的左侧并且两者间的误差为ΔX，因而曝光机构10形成的光斑也位于预设位置的左侧并且两者间的误差也为ΔX。当计算获取两者间的误差ΔX后，在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像，在右侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像，此时条带图像的整体宽度为T+t+ΔX+t-ΔX，将T＝L-2×t代入其内，可获得条带图像的整体宽度为L，即条带图像的整体宽度为光斑的宽度。当在条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX、t-ΔX的空白条带图像后，曝光机构10依据补偿后的条带图像数据对曝光介质进行曝光处理。如图7所示，M为宽度为T的条带图像，B为光斑，C'为曝光机构按照步进距离步进后预设的停止位置，C”为曝光机构按照步进距离步进后实际的停止位置，D为宽度为t+ΔX的空白条带图像，D'为宽度为t-ΔX的空白条带图像。

在曝光处理时，曝光机构10在处理空白条带图像数据时曝光机构10处于非工作状态，如对于DLP曝光机构10而言，微镜阵列处于关闭状态，又如对于激光器密排曝光机构10而言，相应的激光器处于关闭状态。通过在条带图像的左侧增加t+ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像，相当于将条带图像向右侧移动了ΔX的距离，进而弥补了误差，避免了相邻两个条带图像之间出现重合或者缝隙的情形，提高曝光质量。

本实施例中，通过上位机对待曝光图像进行图像分割，将其为若干个宽度为T的条带图像。当完成图像分割后，上位机将条带图像数据传输至下位机，下位机通过控制步进机构20控制曝光机构10步进，在移动停止后下位机接收光栅尺测量获得的步进机构20停止的实际位置。下位机根据实际位置和预设位置计算两者之间的误差ΔX，并在宽度为T的条带图像两侧增加宽度为t+ΔX、t-ΔX的空白条带图像后将条带图像数据传输给曝光机构10，曝光机构10进而可对曝光介质进行曝光处理。通过采用上、下位机设置，可提高数据处理速率，当然，其他实施例中，也可仅设置上位机来实现上述所有功能。

实施例二

结合图8和图9所示，为本发明实施例二所揭示的曝光方法，与实施例一不同的是，在步骤S400中，计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX后，在条带图像的左侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像，在条带图像的右侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像。

具体地，当通过光栅尺获取到步进机构20停止的实际位置后，进一步计算实际位置与预设位置之间的误差ΔX。由于实际位置位于预设位置的右侧并且两者间的误差为ΔX，因而曝光机构10形成的光斑也位于预设位置的左侧并且两者间的误差也为ΔX。当计算误差ΔX后，在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像，在右侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像，此时条带图像的整体宽度为T+t+ΔX+t-ΔX，将T＝L-2×t代入其内，可获得条带图像的整体宽度为L，即条带图像的整体宽度为光斑的宽度。如图9所示，M为宽度为T的条带图像，B为光斑，C'为曝光机构10按照步进距离步进后预设的停止位置，C”为曝光机构10按照步进距离步进后实际的停止位置，D为宽度为t-ΔX的空白条带图像，D'为宽度为t+ΔX的空白条带图像。

通过在条带图像的左侧增加t-ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像，相当于将条带图像向右侧移动了ΔX的距离，进而弥补了误差，避免了相邻两个条带之间出现重合或者缝隙的情形，提高曝光质量。

当在条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX、t-ΔX的空白条带图像后，曝光机构10依据补偿后的条带图像数据对曝光介质进行曝光处理。在曝光处理时，曝光机构10在处理空白条带图像数据时曝光机构10处于非工作状态，如对于DLP曝光机构10而言，微镜阵列处于关闭状态，又如对于激光器密排曝光机构10而言，相应的激光器处于关闭状态。

结合图3和图4所示，本发明还揭示了一种曝光设备，用于实现上述曝光方法。具体地，曝光设备包括步进机构20、曝光机构10和控制机构(图未示出)，其中，步进机构20、曝光机构10均与控制机构相连，步进机构20还与曝光机构10相连，步进机构20用于驱动曝光机构10沿步进方向移动；曝光机构10用于对曝光介质进行曝光处理；控制机构用于将待曝光图像分为若干个宽度为T的条带图像，T＝L-2×t，并控制步进机构20驱动曝光机构10步进并且步进距离为T，进一步获取曝光机构10停止的实际位置并计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX，在条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX和t-ΔX的空白图像，并控制曝光机构10依据调整后的条带图像进行曝光处理。

具体地，控制机构将待曝光图像分成若干个宽度为T的条带图像，这里条带图像的宽度T为光斑的宽度去除至少两倍步进机构20的精度，也即T＝L-2×t，t≧θ。理想状态下，分割的条带图像的宽度为L，即条带图像的宽度等于光斑的宽度，而通过依据步进机构20的精度来减小条带图像的尺寸，可预留足够的误差补偿空间，以进行补偿处理。当对待曝光图像完成分割后，步进机构20控制曝光机构10沿步进方向向预设位置处步进，步进的距离为T。当曝光机构10移动停止后，控制机构通过光栅尺获取曝光机构10的实际位置。进一步计算实际位置与预设位置之间的误差ΔX。由于实际位置位于预设位置的左侧或者右侧，因而曝光机构10形成的光斑也位于预设位置的左侧或者右侧。当计算获取的误差ΔX后，在宽度为T的条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX、t-ΔX的空白条带图像，具体详见上述，此时条带图像的整体宽度为T+t+ΔX+t-ΔX，将T＝L-2×t代入其内，可获得条带图像的整体宽度为L，即条带图像的整体宽度为光斑的宽度。通过在条带图像的两侧增加t+ΔX、t-ΔX的空白条带图像，相当于将条带图像向左侧或者右侧移动了ΔX的距离，进而弥补了误差，避免了相邻两个条带之间出现重合或者缝隙的情形，提高曝光质量。曝光机构10和步进机构20具体详见上述，在此不再一一赘述。

本发明通过将待曝光图像分割为宽度为T的条带图像并依据步进机构20驱动曝光机构移动的实际位置与预设位置间的误差，在条带图像的两侧分别添加t+ΔX的空白条带图像和t-ΔX的空白条带图像，以弥补光斑的移动误差，避免了相邻两个条带之间出现重合或者缝隙的情形，提高曝光质量。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种曝光设备的曝光方法，所述曝光设备包括曝光机构和用于控制所述曝光机构步进的步进机构，其特征在于，所述曝光方法包括：

S100，将待曝光图像分为若干个宽度为T的条带图像，其中，T＝L-2×t，L为曝光机构产生的光斑的宽度，t大于或等于θ，θ为步进机构的精度；

S200，步进机构驱动曝光机构向预设位置处步进，步进的距离为T；

S300，获取步进机构停止后曝光机构的实际位置；

S400，计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX，在宽度为T的条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX和t-ΔX的空白条带图像；

S500，曝光机构依据步骤S400获得的条带图像进行曝光处理。

2.根据权利要求1所述的曝光方法，S300中，通过光栅尺获取步进机构停止后曝光机构的实际位置。

3.根据权利要求1所述的曝光方法，S400中，当所述实际位置在预设位置左侧时，在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像。

4.根据权利要求1所述的曝光方法，S400中，当所述实际位置在预设位置右侧时，在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像。

5.根据权利要求1所述的曝光方法，S100中，通过上位机将待曝光图像分为若干个宽度为T的条带图像。

6.根据权利要求1所述的曝光方法，S400中，通过下位机计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX，并在条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX和t-ΔX的空白图像。

7.根据权利要求1所述的曝光方法，所述曝光机构在处理空白条带图像数据时曝光机构处于非工作状态。

8.一种实现权利要求1～7任意一项所述曝光方法的曝光设备，其特征在于，所述曝光设备包括：

曝光机构，用于对曝光介质进行曝光处理；

步进机构，与曝光机构相连，用于驱动曝光机构步进；

控制机构，与所述曝光机构和步进机构均相连，用于将待曝光图像分为若干个宽度为T的条带图像，通过步进机构驱动曝光机构向预设位置处步进，步进的距离为T，进一步获取步进机构停止后曝光机构的实际位置，计算所述实际位置与预设位置之间的误差ΔX，并在条带图像的两侧分别增加宽度为t+ΔX和t-ΔX的空白图像，并控制曝光机构依据调整后的条带图像进行曝光处理。

9.根据权利要求8所述的曝光设备，当所述实际位置在预设位置左侧时，控制机构在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像。

10.根据权利要求8所述的曝光方法，当所述实际位置在预设位置右侧时，控制机构在宽度为T的条带图像的左侧增加宽度为t-ΔX的空白条带图像，右侧增加宽度为t+ΔX的空白条带图像。

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