DE112018000013T5

DE112018000013T5 - Verfahren zum steuern einer ausgabe eines belichtungsbildes für ein digitale-mikrospiegelvorrichtung-steuerelement zur hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen zeilenbreite

Info

Publication number: DE112018000013T5
Application number: DE112018000013.3T
Authority: DE
Inventors: Sang Bum Sim; Chang Min Im; Young Soung Moon
Original assignee: SDA Co Ltd
Current assignee: SDA Co Ltd
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2019-04-25
Also published as: CN110914759A; JP2019528464A; WO2019035520A1

Abstract

Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Ausgabe eines Belichtungsbildes für ein Digitale-Mikrospiegelvorrichtung(DMD)-Steuerelement für eine Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite. Das Verfahren gibt ein Belichtungsbild aus einem virtuellen Rahmen, der durch Drehen des Belichtungsbildes um einen Winkel zwischen einer DMD-Anordnungsrichtung und einer Trägerbewegungsrichtung erhalten wird, an ein Trägermodell oder ein Maskenfilmmodell aus, das unter Verwendung von so vielen Speicherzellen wie eine in Abhängigkeit der Auflösung des Belichtungsbildes bestimmte Anzahl modelliert und virtualisiert wird. Das Verfahren des Ausführungsbeispiels neigt die DMD nicht, implementiert jedoch eine feinere Zeilenbreite als in dem Fall, in dem die DMD parallel angeordnet ist, durch Bewegen des Trägers in einem Zustand, in dem der Träger geneigt ist, um eine vorbestimmte Steigung aufzuweisen.

Description

Technisches Gebiet
Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Inhalte beziehen sich auf ein Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines Steuerelementes einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung (Digital Micromirror Device, DMD), das beispielsweise in einem Direktbildbelichtungssystem oder einer Direktbildbelichtungsausrüstung verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Sofern nicht anders angegeben, gehören die Inhalte in diesem Abschnitt nicht zum Stand der Technik der Patentansprüche dieser Anmeldung und sollten nicht basierend darauf, dass dieselben in diesem Abschnitt beschrieben werden, als Stand der Technik ausgelegt werden.
Im Allgemeinen umfasst ein Direktbildbelichtungssystem oder eine Direktbildbelichtungsausrüstung eine Verwaltungsinformationsverarbeitungsvorrichtung (beispielsweise einen Personalcomputer (PC)) zum Speichern und Verarbeiten eines Belichtungsbilds, das tatsächlich durch Belichtung zu bilden ist, und ein DMD-Steuerelement, das auf kommunizierbare Weise mit der Verwaltungsinformationsverarbeitungsvorrichtung über ein optisches Hochgeschwindigkeitskommunikationsmodul verbunden ist und das die durch die Verwaltungsinformationsverarbeitungsvorrichtung verarbeiteten Bilddaten an ein DMD-Array ausgibt. Zusätzlich dazu umfasst das Direktbildbelichtungssystem oder die Direktbildbelichtungsausrüstung einen Digitale-Licht-Verarbeitung(Digital Light Processing, DLP)-Chipsatz zum digitalen und optischen Verarbeiten der aus dem DMD-Steuerelement ausgegebenen Bilddaten, das DMD-Array zum Durchführen einer optischen Modulation an den Bilddaten, die aus der digitalen und optischen Verarbeitung resultieren, und dergleichen.
Ein Beispiel solch eines Direktbildbelichtungssystems oder solche einer Direktbildbelichtungsausrüstung ist in der koreanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 10-2016-0120156 offenbart (veröffentlicht am 17. Oktober 2016), für die vom gegenwärtigen Anmelder ein Patent beantragt wurde. Das Dokument offenbart ein DMD-Steuerelement zum Anpassen der Menge an Belichtungslicht in einer Direktbildbelichtungsausrüstung (einem Direktbildbelichtungssystem) und ein Verfahren zum Steuern einer Verarbeitung und Ausgabe eines aus dem DMD-Steuerelement ausgegebenen Belichtungsbildes.
Unter den Komponenten eines typischen Direktbildbelichtungssystems oder einer typischen Direktbildbelichtungsausrüstung bezieht sich DMD auf eine Vorrichtung, die Mikrospiegel umfasst, die eine Größe von 16 µm aufweisen und mit Abständen von 1 µm auf einem Silizium-Wafer angeordnet sind, und die von den Mikrospiegeln reflektiertes Licht moduliert, wodurch ein Bild angezeigt wird. Bei der DMD spielt ein Mikrochip namens Mikrobauelement eine wichtige Rolle. Die DMD ist dahin gehend konstruiert, Hunderttausende von ultrakleinen Aluminiumspiegeln zu umfassen, die auf einer Oberseite des Mikrochips befestigt sind und die ihre Position gemäß einem Videosignal ändern. Somit ist bekannt, dass das DMT basierend auf einem Prinzip arbeitet, bei dem, wenn eine Lichtquelle Licht auf die Oberflächen der ultrakleinen Aluminiumspiegel emittiert, die Spiegel Licht mittels Linsen sammeln, wodurch ein sich bewegendes Bild abgetastet wird.
In diesem Zusammenhang steigt die Nachfrage nach elektronischen Geräten aufgrund der vierten industriellen Revolution, der Einführung des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT) und des steigenden Marktvolumens von eingebetteten Produkten wie Smartphones rapide an. Ferner erlebt der Markt für Elektronikgeräte und Halbleiterbauelemente, die sich durch hohe Integration, kurze Lebensdauer, Kleinserienfertigung und Individualisierung auszeichnen, ein explosionsartiges Wachstum. Folglich verlangt der Markt eine hochintegrative Technologie von Halbleiterbauelementen, Mikrogehäusetechnologie und Leiterplattentechnologie (Printed Circuit Board, PCB) zur Implementierung einer feinen Zeilenbreite, und verlangt außerdem eine Verkürzung der Produktionszeit.
Insbesondere bei flexiblen Leiterplatten, die derzeit in elektronischen Geräten wie tragbaren Geräten und IoT-Geräten, eingebetteten Geräten, mobilen Geräten und dergleichen beliebt sind, beträgt die aktuelle Mindestgröße L/S (Line/Space, Zeile/Platz) 10/10 µm, es gibt jedoch Fälle, in denen 8/8 µm erreicht werden. Herkömmliche maskenbasierte Belichtungssysteme haben jedoch das Problem, das eine solche Zeilenbreite die Grenze ist, die mit der derzeitigen Technologie erreicht werden kann, und das bei jedem Produktwechsel eine neue Maske hergestellt werden muss, was zu einer Erhöhung der Produktionskosten und -zeit führt. Um eine Alternative zu finden, wurde aktiv geforscht, um eine feine Zeilenbreite bei hoher Belichtungsgeschwindigkeit zu realisieren, indem ein Direktbelichtungsverfahren verwendet wird, das eine feine Zeilenbreite ohne Verwendung einer Maske realisieren kann.
Es gibt zwei Arten von Direktbelichtungssystemen: eine Art ist ein Polygonspiegelbasiertes System und die andere Art ist ein DMD-basiertes System.
Die Polygonspiegeltechnologie wird von Orbotech, Ltd. verwendet, die den weltweit höchsten Marktanteil für maskenlose Lithographieausrüstungen für Leiterplatten hat, und die DMD-Technologie wird von Fujifilm Holdings Corporation, Hitachi Via Mechanics, Ltd., Pentax Ricoh Imaging Company, Ltd., ORC Manufacturing, Co., Dai Nippon Printing, Co., Ltd., Index Technologies, Inc., usw. übernommen.
Im Hinblick auf die Polygonspiegeltechnologie kann die „Nuvogo Fine Series“ von Orbotech einen Mindestabstand von 20 µm realisieren. Der „INPREX IP-3600H“, der auf der DMD-Technologie basiert und z. B. von Fujifilm hergestellt wird, kann unterdessen einen Mindestabstand von 1,25 µm realisieren. Das heißt, die Polygonspiegeltechnologie zeigt ihre Grenzen hinsichtlich Präzision und Auflösung.
Fujifilm, Hitachi, Pentax, ORC, Dai Nippon Screen und Index nutzen die patentierte Technologie von Ball Semiconductor, Inc. für die Implementierung von hochauflösender Belichtung.
Der Belichtungsalgorithmus von Ball Semiconductor, Inc. zeichnet sich dadurch aus, dass eine Richtung (im Folgenden als DMD-Anordnungsrichtung bezeichnet), in der DMD-Pixel angeordnet sind, schräg zu einer Richtung (im Folgenden als eine Trägerbewegungsrichtung bezeichnet) ist, in der sich der Träger bewegt, da eine DMD in Bezug auf einen Träger geneigt ist. Aus diesem Grund ist der Pixelabstand der DMD reduziert und somit wird eine feinere Zeilenbreite realisiert als in dem Fall, in dem eine Belichtung durchgeführt wird, bei der die DMD parallel zum Träger angeordnet ist.
Bei der Implementierung dieser Technik können verschiedene Verfahren zum Abbilden von Bilddatenbits und DMD-Pixeln verwendet werden. Beispielsweise werden in dem Fall von Fujifilm Bilddaten derart modifiziert, dass die Bilddatenbits in der Hauptabtastrichtung der DMD angeordnet sind, und dann werden auf der Basis der modifizierten Bilddaten Rahmendaten erzeugt. Bei diesem Verfahren war bei einer Änderung eines Neigungswinkels der DMD eine Modifizierung des Programms zum Modifizieren der Bilddaten und des Programms zum Decodieren und Erzeugen der Rahmendaten erforderlich.
Unterdessen muss ein Direktbildbelichtungssystem aktuell mit einem optischen Hochgeschwindigkeitskommunikationsmodul ausgerüstet sein, das eine Kommunikation zwischen einem Personalcomputer (PC) zum Speichern und Verarbeiten eines Bilds und einem Steuerelement zur Ausgabe des verarbeiteten Bilds an eine DMD ermöglicht. Beim Erzielen einer Belichtung mit hoher Auflösung und hoher Geschwindigkeit hat die Datenübertragungsgeschwindigkeit des optischen Hochgeschwindigkeitskommunikationsmoduls einen großen Einfluss auf die Leistung des Direktbildbelichtungssystems oder der Direktbildbelichtungsausrüstung. Um eine Belichtung zum Erhalten einer 10-µm-Raum- und Zeilenstruktur bei einer Geschwindigkeit von 100 mm pro Sekunde mit einem DMD durchzuführen, das eine Auflösung von 1920×1080 Pixeln aufweist, müssen Daten typischerweise bei einer Geschwindigkeit von 10000 Rahmen pro Sekunde (100000 µm/10 µm = 10000) übertragen werden. Die Menge an pro Sekunde übertragenden Daten entspricht 2 Gigabyte (1920×1080×10000 / 8 Bits). Gemäß einer verwandten Technik muss ein optisches Kommunikationsmodul in dem PC installiert sein, das „Peripheral Component Interconnect Express Gen2“ („PCI Express Gen2“) oder „PCI Express Gen3“ verwendet, um diese Datenübertragungsgeschwindigkeit zu realisieren. Dazu wird ein leistungsfähiges feldprogrammierbares Gatter-Array (Field-Programmable Gate Array, FPGA) verwendet. Zur Referenz: Der leistungsfähige Chip „virtex7 (FPGA)“ (von Xilinx Inc. bereitgestellt) ist teuer und kostet Millionen von Dollar. Um mit einem optischen Hochgeschwindigkeitskommunikationsmodul ausgestattet zu sein, ist daher eine Hardware-Einheit mit fortschrittlichen Spezifikationen erforderlich, die hohe Kosten verursacht. Da der PC kein Echtzeitbetriebssystem („Echtzeit-OS“) ist, gibt es zudem Schwierigkeiten bei der Synchronisation mit einem Belichtungsträger.
Daher wird erwartet, dass es lange dauern wird und hohe Kosten erfordert, um dieses Problem zu lösen.
Offenbarung
Technisches Problemstellung
Die vorliegende Offenbarung schafft ein Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines DMD-Steuerelements zum Erzielen einer Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite, um eine feine Zeilenbreite ohne Neigung einer DMD während einer Bildbelichtung zu implementieren.
Die vorliegende Offenbarung schafft außerdem ein Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines DMD-Steuerelements zum Erzielen einer Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite, um eine Belichtungsauflösung zu realisieren, die höher als ein Pixelabstand einer DMD ist.
Technische Lösung
Ein Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines DMD-Steuerelements zum Erzielen einer Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass:

wenn eine DMD geneigt ist oder wenn ein Träger durch einen Hochgeschwindigkeitsbewegungsmechanismus in eine geneigte Haltung bewegt wird, werden Belichtungsbilddaten aus einem virtuellen Rahmen, der durch Drehen eines Belichtungsbilds um einen Winkel zwischen einer DMD-Anordnungsrichtung und einer Trägerbewegungsrichtung erhalten wird, an einen virtuellen Träger oder einen virtuellen Maskenfilm ausgegeben, der mit so vielen Speicherzellen wie eine Anzahl gemäß einer Auflösung des Belichtungsbilds modelliert wird.

Das Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines DMD-Steuerelements für eine Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch folgende Schritte gekennzeichnet:
Erzeugen eines virtuellen Rahmens durch Rasterung von Speicherzellen des virtuellen Rahmens mit einer Auflösung des Belichtungsbilds ansprechend auf einen Trägerauslöser; und Ausgeben des Belichtungsbilds aus dem virtuellen Rahmen über einen Kanal gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer vorbestimmten Reihenfolge von Kanälen. Der Kanal umfasst eine Anzahl von Datenstücken, die gemäß einem Verhältnis zwischen einem Gradienten der Auflösung des Belichtungsbilds und einem Referenzgradienten bestimmt werden, und eine Datenstückausgabereihenfolge gemäß einer Gradientenrichtung, die gemäß der Auflösung des Belichtungsbilds bestimmt wird.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß den Ausführungsbeispielen kann eine feine Zeilenbreite realisiert werden, ohne eine DMD zum Zeitpunkt des Durchführens einer Bildbelichtung zu neigen. Insbesondere ist es möglich, eine feinere Zeilenbreite als bei einem herkömmlichen Fall zu erhalten, bei dem die Belichtung durchgeführt wird, bei der die DMD parallel anstatt nicht geneigt angeordnet ist. Ferner kann selbst dann, wenn die DMD anstelle eines Trägers geneigt wird, eine Vereinfachung der Modellierung durch Übernahme des Konzepts eines virtuellen Rahmens wie bei dem Ausführungsbeispiel erzielt werden. Da die Nutzung der gesamten Fläche der DMD, die Anpassung der Lichtmenge durch Bitmaskierung und die Anpassung der Lichtmenge des virtuellen Rahmens selbst möglich sind, ist es außerdem möglich, ein einfaches Steuerverfahren bereitzustellen, selbst in einem Fall, in dem mehrere DMD in Verbindung miteinander arbeiten.
Ferner stellt das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Belichtungsauflösung bereit, die feiner ist als ein Pixelabstand einer DMD, und ist relativ frei von Einschränkungen hinsichtlich der Hardware.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines DMD-Steuerelements veranschaulicht, auf das ein Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines DMD-Steuerelements zur Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite gemäß einem Ausführungsbeispiel angewandt wird; und
2 ist eine Ansicht zur Beschreibung des Konzepts eines virtuellen Rahmens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer Abbildung zwischen einem virtuellen Rahmen und einer DMD gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer Kanalausgabereihenfolge, die auf eine DMD-Neigung zurückzuführen ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern einer Ausgabe eines Belichtungsbilds aus einem DMD-Steuerelement zum Erzielen einer Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite gemäß einem Ausführungsbeispiel sequenziell veranschaulicht.

Bester Modus
1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines DMD-Steuerelements veranschaulicht, auf das ein Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines DMD-Steuerelements zur Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen bzw. schmalen Zeilenbreite (fine line width) gemäß einem Ausführungsbeispiel angewandt wird.
Wie in 1 veranschaulicht ist, umfasst ein DMD-Steuerelement gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Schnittstelleneinheit 110, die mit einem Verwaltungsinformationsverarbeitungsgerät verbunden ist, das ein Belichtungsbild verwaltet, eine Hauptsteuereinheit 120 und einen Belichtungsbildverwalter 130. Die Hauptsteuereinheit 120 steuert eine Ausgabe des Belichtungsbilds an eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD). Wenn die DMD geneigt ist oder ein Träger (stage) durch einen Hochgeschwindigkeitsbewegungsmechanismus in eine geneigte Haltung bewegt wird, gibt der Belichtungsbildverwalter 130 das Belichtungsbild an die DMD auf der Basis eines virtuellen Rahmens aus, der gemäß der Präzision einer feinen Struktur erzeugt wird.
Die Schnittstelleneinheit 110 führt eine lokale Netzwerkverbindung mit dem Verwaltungsinformationsverarbeitungsgerät durch, das Belichtungsbilder verwaltet, wodurch im Einzelnen ein Belichtungsbild empfangen wird, z. B. durch ein lokales Netzwerk (Local Array Network, LAN).
Ein Synchronisationssteuerelement wird dazu verwendet, ein Trägerauslösesignal ansprechend auf eine Bewegung eines Trägers zu einer Belichtungsposition einzugeben. Als Beispiel des „Synchronisationssteuerelements“ kann ein Trägersynchronisationssteuerelement verwendet werden, das Geräte synchronisiert, die zur Positionssteuerung des Trägers verwendet werden.
Die Hauptsteuereinheit 120 nimmt das durch das Verwaltungsinformationsverarbeitungsgerät verwaltete und übertragende Belichtungsbild und steuert die Gesamtoperation der Ausgabe des Belichtungsbilds an die DMD. Da die Hauptsteuereinheit 120 eine bekannte Komponente ist, wird eine ausführliche Beschreibung derselben hierin ausgelassen.
Der Belichtungsbildverwalter 130 verarbeitet die Ausgabe eines Belichtungsbilds, das aus einem virtuellen Rahmen mit einer Auflösung gemäß einem Ausführungsbeispiel erhalten wird, an die DMD. Im Einzelnen erzeugt der Belichtungsbildverwalter 130 unter der Steuerung der Hauptsteuereinheit 120 zuerst den virtuellen Rahmen. Das heißt, der Belichtungsbildverwalter 130 erzeugt den virtuellen Rahmen auf einem virtuellen Träger oder einem virtuellen Maskenfilm, der in einem Speicher unter Verwendung von so vielen Speicherzellen wie eine in Abhängigkeit der Auflösung des Belichtungsbilds bestimmte Anzahl modelliert und virtualisiert wird, durch Drehen des Belichtungsbilds gemäß einem Winkel zwischen einer Trägerbewegungsrichtung und einer DMD-Anordnungsrichtung. Dann empfängt der Belichtungsbildverwalter 130 ein Trägerauslösesignal, das ansprechend auf eine Bewegung des Trägers zu einer Belichtungsposition erzeugt wird. Wenn das Trägerauslösesignal eingegeben wird, gibt der Belichtungsbildverwalter 130 das aus dem virtuellen Rahmen erhaltene Belichtungsbild aus. Das heißt, der Belichtungsbildverwalter 130 modelliert einen virtuellen Träger oder einen virtuellen Maskenfilm unter Verwendung von Speicherzellen, die jeweiligen eindeutigen Positionen im Träger entsprechen, wobei die Anzahl der Speicherzellen, die zum Modellieren verwendet werden, durch ein Verhältnis zwischen einer Anzeigegerätpixelstruktur und einer Belichtungsbildpixelstruktur, das tatsächlich durch Belichtung gebildet wird, gemäß der Auflösung des Belichtungsbilds bestimmt wird. Auf diese Weise wird der virtuelle Träger oder der virtuelle Maskenfilm in einem Speicher modelliert. Dann wird das Belichtungsbild auf dem virtuellen Träger oder dem virtuellen Maskenfilm gemäß dem Winkel zwischen der DMD-Anordnungsrichtung und der Trägerbewegungsrichtung gedreht, und eine Referenzposition (Ursprung) der DMD wird gemäß einem Gradienten verschoben, der in Abhängigkeit von der Auflösung des Belichtungsbilds bestimmt wird. Auf diese Weise wird der virtuelle Rahmen gebildet. Somit wird eine Hochpräzisionsstruktur von 1 : n (variiert gemäß einem Neigungswinkel) implementiert, während der Gradient gemäß der Auflösung des Belichtungsbilds geändert wird. Um eine Belichtungsauflösung zu realisieren, die feiner als der Pixelabstand der DMD ist, rastert der Belichtungsbildverwalter 130 die Speicherzellen des virtuellen Rahmens gemäß der Auflösung des Belichtungsbilds ansprechend auf das Trägerauslösesignal, wodurch der virtuelle Rahmen erzeugt wird. Wenn jedes Stück des gemäß der Auflösung des Belichtungsbilds unterteilten Trägerauslösesignals eingegeben ist, wird ein das aus dem virtuellen Rahmen erhaltenes Belichtungsbild über einen Kanal ausgegeben, der dem gemäß der Auflösung des Belichtungsbilds bestimmten Gradienten entspricht. Im Einzelnen gibt beispielsweise der Belichtungsbildverwalter 130 das Belichtungsbild durch eine vorbestimmte Anzahl von Datenstücken, die gemäß einem Verhältnis zwischen dem in Abhängigkeit von der Auflösung des Belichtungsbilds bestimmten Gradienten und einem Referenzgradienten über den Kanal bestimmt werden, in einer vorbestimmten Reihenfolge aus, die gemäß einer gemäß der Auflösung des Belichtungsbilds bestimmten Gradientenrichtung bestimmt wird.
Wenn die DMD gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel geneigt ist oder wenn der Träger durch einen Hochgeschwindigkeitsträgerbewegungsmechanismus in eine geneigte Haltung bewegt wird, wird ferner ein Verfahren gemäß einem unten beschriebenen anderen Ausführungsbeispiel durchgeführt. Das letztgenannte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom erstgenannten Ausführungsbeispiel, bei dem der virtuelle Rahmen erzeugt wird und das aus dem virtuellen Bild erhaltene Belichtungsbild ausgegeben wird.
Das heißt, gemäß dem anderen Ausführungsbeispiel werden die Operation des Trägers und die Ausgabe des Bildes in Echtzeit synchronisiert. Daher ist es möglich, eine normale Hochgeschwindigkeitsausgabe des Belichtungsbildes selbst ohne die Nutzung eines optischen Hochgeschwindigkeitsübertragungssystems zu unterstützen.
Dazu greift die Schnittstelleneinheit 110 zusätzlich mit der Echtzeitsynchronisation zwischen der Operation des Belichtungsträgers und der Bildausgabe des Belichtungsbildverwalters 130 ineinander, wodurch die normale Hochgeschwindigkeitsausgabe des Belichtungsbildes ohne die Nutzung des optischen Hochgeschwindigkeitskommunikationsübertragungssystems unterstützt wird. Das heißt, der Belichtungsbildverwalter 130 synchronisiert sich mit dem virtuellen Rahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel für jede Trägerposition. Wenn ein Sensorsignal zum Steuern der Position des Belichtungsträgers, einschließlich eines durch einen Codierer und/oder einen Skalierer, die auf dem Belichtungsträger angebracht sind, erzeugtes Signal, aus dem Synchronisationssteuerelement des Trägers eingegeben wird, wird die aktuelle Position des Trägers zum Zeitpunkt des Beginns einer Belichtung berechnet. Somit wird das durch Belichtung zu bildende Belichtungsbild an die DMD ausgegeben, während mit der Echtzeitsynchronisation zwischen dem Träger und dem Bild ineinandergegriffen wird, indem nach dem virtuellen Rahmen des Belichtungsbildes in einem Speicher gesucht wird oder nach einem Speicherbereich gesucht wird, an dem der virtuelle Rahmen gespeichert ist. Durch diese Operation ist es möglich, eine normale Hochgeschwindigkeitsausgabe des Belichtungsbildes selbst ohne die Nutzung eines optischen Hochgeschwindigkeitskommunikationsübertragungssystems zu unterstützen.
Das Synchronisationssteuerelement ist ein Trägersynchronisationssteuerelement, das verschiedene Sensoren zur Positionssteuerung des Trägers umfasst, z. B. den Codierer und den linearen Skalierer, die auf dem Träger und der Schnittstelle angebracht sind, und das Signale der Sensoren sammelt und die gesammelten Signale an das Steuerelement überträgt. Das Synchronisationssteuerelement stellt das Auslösesignal ansprechend auf die Bewegung des Trägers und das Sensorsignal des Positionssteuersensors bereit, der zum Steuern der Position des Trägers verwendet wird. Das Steuerelement führt einen Prozess einer Ausgabe des Belichtungsbildes an die DMD auf der Basis dieser Signale aus oder bestimmt die aktuelle Position des Trägers.
Modus der Erfindung
2 ist ein konzeptionelles Diagramm eines virtuellen Rahmens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Wie in 2 veranschaulicht ist, ermöglicht der virtuelle Rahmen gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Implementierung einer feinen Zeilenbreite, ohne die DMD zu neigen. Das heißt, mit der Verwendung des virtuellen Rahmens gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine feinere Zeilenbreite zu implementieren, indem die Belichtung durchgeführt wird, bei der die DMD parallel angeordnet ist und die DMD nicht geneigt ist, wie es der Fall ist, wenn eine herkömmliche geneigte DMD eine feine Zeilenbreite produziert, wenn die DMD geneigt ist oder der Träger durch einen Hochgeschwindigkeitsbewegungsmechanismus in eine geneigte Haltung bewegt wird. Da die DMD geneigt ist oder der Träger durch einen Hochgeschwindigkeitsbewegungsmechanismus in eine geneigte Haltung bewegt wird, ist ein Verfahren zum Abbilden zwischen Datenbits eines Bildes und Positionen im Träger erforderlich, um eine feine Zeilenbreite zu implementieren. Daher wird bei einem Ausführungsbeispiel ein virtueller Rahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel erzeugt. Der virtuelle Rahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel wird durch Modellieren eines virtuellen Trägers oder eines virtuellen Maskenfilms in einem Speicher unter Verwendung von so vielen Speicherzellen wie eine gemäß einer Auflösung und gewünschten Präzision bestimmte Anzahl erhalten. Zusätzlich zu diesem Zustand kann der virtuelle Rahmen gemäß dem Ausführungsbeispiel nicht durch eine typische Bild-Scroll-Verarbeitung gescrollt werden, wenn die DMD geneigt wird, wenn die DMD geneigt ist oder wenn der Träger durch einen Hochgeschwindigkeitsbewegungsmechanismus in eine geneigte Haltung bewegt wird. Dies liegt daran, dass die Ausgabedatenstücke, die einer Zeile der DMD entsprechen, aufgrund der Neigung der DMD nicht linear angeordnet sind und weil die Ausgabedatenstücke kontinuierlich gemäß einem Verhältnis einer x-Achse-Änderung zu einer y-Achse-Änderung verzweigt sein sollten. Dies ist ein sehr verarbeitungsintensives Verfahren. Aus diesem Grund kann gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Bild-Scrolling bei einem bestimmten Neigungswinkel derart ausgeführt werden, dass ein Bild gedreht wird und dann die Referenzposition (Ursprung) des Bildes verschoben wird. Im Einzelnen offenbart das Ausführungsbeispiel ein beispielhaftes Bild-Scrolling, bei dem ein Bild zuerst gedreht wird und die Referenzposition (Ursprung) der DMD gemäß einem vorbestimmten Gradienten verschoben wird. Tatsächlich gibt es aufgrund einer diskreten Operation Fehler von einer Fehlerrate von weniger als einem Pixel, jedoch können korrekte Daten ausgegeben werden, da eine Fehlerkorrektur durchgeführt wird. Das heißt, der virtuelle Rahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein virtuelles Belichtungsbild, das durch Drehen eines ursprünglichen Belichtungsbildes um einen Winkel zwischen der DMD-Anordnungsrichtung und der Trägerbewegungsrichtung gebildet wird, wobei der Drehwinkel tan^-1 (y/x) ist (Bild-Scrolling bei einem willkürlichen Winkel). Zusätzlich dazu wird die Referenzposition (Ursprung) der DMD gemäß einem vorbestimmten Gradienten verschoben, der im Einzelnen einem Inklinationswinkel (Steigung) des Trägers oder einem Neigungswinkel der DMD entspricht, und dann wird eine Rasterung gemäß einer Auflösung durchgeführt, die von den Trägerauslösern abhängt (das Konzept eines Kanals gemäß einem Ausführungsbeispiel).
3 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer Abbildung zwischen dem virtuellen Rahmen und der DMD.
Wie in 3 veranschaulicht ist, bezieht sich eine Abbildung zwischen dem virtuellen Rahmen und der DMD gemäß einem Ausführungsbeispiel auf eine Abbildung zwischen Zellen (Speicherzellen) des virtuellen Rahmens und eindeutigen Positionen im Träger, was einer herkömmlichen Abbildung zwischen Bilddatenbits und DMD-Pixeln ähnelt.
Da die Zellen des virtuellen Rahmens den jeweiligen eindeutigen Positionen im Träger entsprechen, wird in dem Fall, in dem der Wert einer bestimmten Zelle 1 ist, die Belichtung an der eindeutigen Position im Träger durchgeführt, die der bestimmten Zelle auf dem Träger entspricht. Wenn die Zelle einen Wert von 0 aufweist, wird unterdessen keine Belichtung an der entsprechenden Position im Träger durchgeführt. Wenn eine Belichtung auf der Basis des virtuellen Rahmens gemäß einem Ausführungsbeispiel über die DMD ausgeführt wird, werden daher die Adressen der Zellen, aus denen Daten ausgegeben werden, wie in der unten gezeigten Formel ausgedrückt, und diese Adressen werden in Positionen im Speicher umgewandelt. $Adresse einer Zelle = ((Sdx/Scx) \times x + (Sdy/Scy) \times y)) \times (Sdx/Scx) w$
Hier stellt Sdx einen x-Achse-Abstand eines DMD-Pixels dar, Sdy stellt einen y-Achse-Abstand des DMD-Pixels dar, Scx stellt einen x-Achse-Abstand einer virtuellen Rahmenzelle dar, Scy stellt einen y-Achse-Abstand der virtuellen Rahmenzelle dar, x stellt eine x-Achse-Position jedes Pixels der DMD dar, y stellt eine y-Achse-Position jedes Pixels der DMD dar, und w ist die Breite des virtuellen Rahmens.
4 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer Kanalausgabereihenfolge gemäß einer DMD-Neigung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Wie in 4 veranschaulicht ist, wird im Hinblick auf die Kanalausgabereihenfolge gemäß einem Ausführungsbeispiel das Konzept „Kanal“ verwendet, wenn ein Belichtungsbild mit einer Auflösung, die höher als der Pixelabstand der DMD ist, ausgegeben wird. Genauer gesagt gibt die Kanalausgabereihenfolge gemäß der DMD-Neigung des Ausführungsbeispiels die Ausgabereihenfolge von Daten aus dem virtuellen Rahmen und der DMD-Ausgabe an, wobei eine Referenzposition (Ursprung) des virtuellen Rahmens auf ein Ursprungspixel (0, 0) der DMD abgebildet wird. Dieses Ursprungspixel ist als roter Kreis veranschaulicht und die anderen Pixel sind als orangefarbene Kreise veranschaulicht. Die grünen und gelben Kreise geben die Zellen des virtuellen Rahmens an. Zu diesem Zeitpunkt ist jedem Kreis eine entsprechende Zellennummer zugeordnet, wobei Buchstaben in jeder Zellennummer Gruppen darstellen und Zahlen Kanalzahlen darstellen. Jede Kanalzahl gibt Daten an, die simultan aus der DMD ausgegeben werden, und jede Gruppenzahl gibt Teilpixel an, die einem Pixel ursprünglicher Bilddaten, die durch Belichtung zu bilden sind, entspricht. Die Daten der Zellen des virtuellen Rahmens, die sich gemäß der Bewegung des für den Belichtungsprozess abgetasteten Trägers ändern, werden entlang des Weges einer gepunkteten Zeile ausgegeben, beginnend von dem ursprünglichen Pixel der DMD. Die anderen Daten werden an die anderen DMD-Pixel in der gleichen Richtung ausgegeben, während ein vorbestimmter Abstand beibehalten wird. Das heißt, dass der virtuelle Rahmen fest ist, die roten und orangefarbenen Kreise entlang des Weges der gepunkteten Zeile verschoben werden, während ein vorbestimmter Abstand und eine vorbestimmte Anordnungsform beibehalten werden, und die Zelldaten des virtuellen Rahmens, die der Position des DMD-Pixels entsprechen, werden an die DMD ausgegeben. Beispielsweise werden die Daten der Zellen 1a, 2e, 3i und 1o des virtuellen Rahmens an das ursprüngliche Pixel der DMD ausgegeben. Gleichermaßen werden die Daten der Zellen 1b, 2f, 3j und 1p des virtuellen Rahmens an das DMD-Pixel der Position 1b entlang des Weges ausgegeben, der denselben Gradienten aufweist wie der Gradient des Weges der gepunkteten Zeile. Um eine Belichtung mit höherer Präzision als in dem oben beschriebenen Fall auszuführen, wird jedoch ein diskreter Verschiebungsweg des Referenzpixels (Ursprungspixel) der DMD verwendet, der durch eine durchgezogene Zeile veranschaulicht ist. Mit diesem diskreten Verschiebungsweg ist es möglich, eine höhere Präzision zu realisieren und die Lichtmenge besser zu steuern, als in dem Fall, in dem das Referenzpixel der DMD entlang eines tatsächlichen Verschiebungsweges verschoben wird. Der tatsächliche Verschiebungsweg des Referenzpixels der DMD verläuft über die Zellen 1a, 2e, 3i und 1o, so dass nur Werte, die Ganzzahlen entsprechen, verwendet werden können. Unterdessen verläuft der diskrete Verschiebungsweg des Referenzpixels der DMD über die Zellen 1a, 4a, 7a, 2e, 5e, 8e, 3i, 6i, 9i, 1o, 4o und 7o, so dass die Werte zwischen 4a und 5a auch verwendet werden können.
Die Kreise stellen die jeweiligen Zellen des virtuellen Rahmens dar und die roten Kreise stellen die Positionen der DMD-Pixel dar, an die die Daten der Zellen ausgegeben werden. Im Hinblick auf die Kanalausgabereihenfolge gemäß der DMD-Neigung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die DMD-Ausgabe entlang eines Weges mit blauer Zeile ausgeführt (was für einen Gradienten von 1:4 steht). Hier sind Kanalzahlen in die Kreise geschrieben. Die Kanalzahl stellt Daten oder eine Schicht dar, die simultan ausgegeben wird/werden, wenn die Daten der Zellen des virtuellen Rahmens an die DMD ausgegeben werden. Hier lautet die Reihenfolge der Kanäle, die an die DMD ausgegeben werden, wir folgt: 1 -> 5 -> 9 -> 13 -> 2 -> 6 -> 10 -> 14 ->, 3 -> 7 -> 11 -> 15 ->, 4 - > 8 -> 12 -> 16, ...... Dieses Verfahren wird dazu verwendet, ein Bild mit höherer Auflösung als die Auflösung eines Bildausgabegerätes, z. B. eine DMD, auszugeben, und ist relativ frei von Einschränkungen hinsichtlich der Hardware.
5 ist ein Flussdiagramm, das das Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines DMD-Steuerelementes zur Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie in 5 veranschaulicht ist, wird bei dem Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines DMD-Steuerelementes für eine Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite gemäß einem Ausführungsbeispiel zuerst eine Erzeugung eines virtuellen Rahmens gemäß einem Ausführungsbeispiel durchgeführt.
Das heißt, der virtuelle Rahmen wird durch Drehen eines belichteten Bildes gemäß einem Winkel zwischen der DMD-Pixel-Anordnungsrichtung und der Trägerbewegungsrichtung auf einem virtuellen Träger oder einem virtuellen Maskenfilm erzeugt (in Schritt S501), der unter Verwendung von so vielen Speicherzellen wie eine in Abhängigkeit der Auflösung des Belichtungsbildes bestimmte Anzahl modelliert wird.
Im Einzelnen wird der virtuelle Träger oder der virtuelle Maskenfilm unter Verwendung von Speicherzellen mit eindeutigen Positionen im Träger modelliert, wobei die Anzahl der Speicherzellen, die zum Modellieren verwendet werden, in Abhängigkeit eines Verhältnisses zwischen einer Anzeigegerätpixelstruktur und einer Belichtungsbildpixelstruktur, das durch Belichtung zu bilden ist, gemäß der Auflösung des Belichtungsbildes bestimmt. Das heißt, der virtuelle Träger oder der virtuelle Maskenfilm wird in einem Speicher modelliert und virtualisiert. Dann wird das Belichtungsbild auf dem virtuellen Rahmen oder dem virtuellen Maskenfilm gemäß dem Winkel zwischen der DMD-Pixel-Anordnungsrichtung und der Trägerbewegungsrichtung gedreht und die Position des Referenzpixels der DMD wird gemäß einem Gradienten verschoben, der der Auflösung des Belichtungsbildes entspricht. Auf diese Weise wird der virtuelle Rahmen gebildet.
Im Einzelnen ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel selbst ohne Neigen der DMD, d. h., die DMD ist parallel angeordnet, möglich, eine feinere Zeilenbreite als in dem herkömmlichen Fall zu realisieren, in dem eine Belichtung durchgeführt wird, bei der die DMD parallel angeordnet ist, und eine so feine Zeilenbreite zu realisieren, wie eine Zeilenbreite, die mit einer herkömmlichen geneigten DMD gebildet wird. Dazu ist ein Verfahren zum Abbilden zwischen Bilddatenbits und Positionen im Träger erforderlich, um eine feine Zeilenbreite zu implementieren. Somit wird bei einem Ausführungsbeispiel der virtuelle Rahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel erzeugt. Das heißt, ähnlich wie bei einer herkömmlichen Abbildung zwischen Bilddatenbits und DMD-Pixeln umfasst das Ausführungsbeispiel einen Prozess zum Abbilden der Zellen des virtuellen Rahmens (die Zellen des virtuellen Speichers, die den Speicherzellen entsprechen, werden später ausführlich beschrieben) und eindeutigen Positionen im Träger. Die Details der Operation werden im Folgenden beschrieben. Das heißt, der virtuelle Träger oder der virtuelle Maskenfilm wird unter Verwendung von Speicherzellen mit eindeutigen Positionen im Träger modelliert, wobei die Anzahl der Speicherzellen, die zum Modellieren verwendet werden, der Anzahl der Datenstücke pro Anzeigepixel entspricht, die gemäß einem Verhältnis zwischen „einer Pixelstruktur eines Anzeigegerätes“ (im Folgenden als Anzeigegerätpixelstruktur bezeichnet) und „einer Einheitsstruktur eines Belichtungsbildes, das durch das Belichtungsgerät zu einem Zeitpunkt anzuzeigen ist“ (im Folgenden als Belichtungsbildpixelstruktur bezeichnet) bestimmt wird. Auf diese Weise wird der virtuelle Träger oder der virtuellen Maskenfilm in einem Speichergerät erzeugt. Beispielsweise werden bei einer Implementierung einer feinen Struktur mit einer Zeilenbreite von 2 µm unter Verwendung eines Anzeigegerätes mit einer Pixelgröße von 10 µm für jedes Pixel des Anzeigegerätes 4x4 Datenstücke eines Belichtungsbildes unter Verwendung von 4x4 Speicherzellen mit jeweiligen eindeutigen Positionen im Träger modelliert. Das heißt, ein Rahmen, der den 4x4 Datenstücken entspricht, wird in dem Speichergerät virtualisiert. Wenn die DMD geneigt ist oder der Träger durch einen Hochgeschwindigkeitsbewegungsmechanismus in eine geneigte Haltung bewegt wird, sind Datenstücke, die einer Reihe der DMD-Pixel entsprechen, aufgrund der Neigung der DMD nicht in einer Reihe angeordnet. Daher müssen die auszugebenen Datenstücke gemäß einer Änderung der Y-Richtung in Abhängigkeit von einer Änderung der X-Richtung kontinuierlich verzweigt sein. Daher werden die Daten durch Bild-Scrolling ausgegeben. Jedoch kann in diesem Fall kein allgemeiner Bild-Scrolling-Algorithmus verwendet werden. Aus diesem Grund wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Belichtungsbild, d. h., ein ursprüngliches Bild, das durch Belichtung zu bilden ist, gemäß einem Winkel zwischen der DMD-Pixel-Anordnungsrichtung und der Trägerbewegungsrichtung gedreht, und die Referenzposition (Ursprung) der DMD wird gemäß einem vorbestimmten Gradienten verschoben, der spezifisch der Steigung des Trägers entspricht. Auf diese Weise wird Bild-Scrolling durchgeführt. Tatsächlich sind aufgrund der diskreten Operation Fehler einer Fehlerrate vorhanden, die geringer als ein Pixel ist, jedoch können korrekte Daten ausgegeben werden, da eine Fehlerkorrektur durchgeführt wird.
Daraufhin wird der Abstand der virtuellen Rahmenzelle in Abhängigkeit von dem Intervall der mit der Trägerbewegung synchronisierten Auslösesignale bestimmt. Der Abstand der virtuellen Rahmenzelle wird durch [Formel 1] dargestellt, die unten beschrieben ist. Die Grundeinheit des Wertes ist µm.
$\begin{matrix} S_{c .y} = A \times D_{trg} \\ S_{c .y} = B \times S_{c .y} \end{matrix}$
Hier stellt S_c.x einen x-Achse-Abstand einer virtuellen Rahmenzelle dar, A stellt einen Auslöseteiler dar, S_c.y stellt einen y-Achse-Abstand der virtuellen Rahmenzelle dar und B stellt einen Teiler von S_c.y dar.
Als Nächstes wird die Größe jeder Gruppe des virtuellen Rahmens beispielsweise auf eine KxK Matrix, die einer quadratischen Matrix des Gradienten entspricht, oder eine KxN Matrix eingestellt. Anschließend wird das Vektorbild des Belichtungsbildes in der entgegengesetzten Richtung des Gradienten gedreht. Als Nächstes wird das Vektorbild des Belichtungsbildes in den virtuellen Rahmen gerastert und der Positionsfehler des Verschiebungsweges des Referenzpixels (Ursprungspixel) der DMD wird gemäß der die unten gezeigten [Formel 2] korrigiert. Wenn der Gradient des tatsächlichen Verschiebungsweges des Referenzpixels (Ursprungspixel) der DMD 3 ist, tritt der Fehler nicht in Zeilen auf, die ganzzahligen Vielfachen von 3 entsprechen. Wenn jedoch ein Rest als Folge einer Division einer Zeilenzahl Ln durch K verbleibt, wird ein x-Achse-Fehler erzeugt. $\begin{array}{l} x_{adj} = x - E_{x} \\ E_{x} = - (m/k) \times S_{c .x} \end{array}$
Hier stellt E_x einen Rasterungsfehler dar, m stellt einen Rest dar, der durch Dividieren der Zeilenzahl durch den Gradienten erhalten wird, K stellt den Gradienten dar und S_c.x stellt den x-Achse-Abstand der virtuellen Rahmenzelle dar.
Eine Datenadresse des virtuellen Rahmens ist mit einer anfänglichen Speicheradresse des Referenzpixels (Ursprungspixel) der DMD eingestellt. Diese anfängliche Speicheradresse bezeichnet die Adresse von Daten, die zuerst zu dem Zeitpunkt, wenn das Auslösesignal, das mit der Trägerbewegung synchronisiert, eingegeben wird, als Daten des Referenzpixels (Ursprung) einer virtuellen DMD gelesen werden. Der Startpunkt einer Belichtung ist auf einen Zählerstartpunkt des Auslösesignals eingestellt.
Wenn das Belichtungsbild gedreht wird, wird außerdem die Referenzposition (Ursprung) der DMD gemäß einem Gradienten verschoben, der in Abhängigkeit von der Auflösung des Belichtungsbildes bestimmt wird. In diesem Fall wird das Belichtungsbild derart gedreht, dass ein Winkel zwischen der Referenzposition (Ursprung) der DMD und der Referenzposition (Ursprung) des Belichtungsbildes dem Wert des Gradienten der Verschiebung der Referenzposition der DMD entspricht. Dies bewirkt einen strukturellen Widerspruch dahin gehend, dass die erste Reihe des Bildes nicht als die erste Reihe der DMD erkannt werden kann, da die Speicheradresswerte der Pixel durch Sinus- und Kosinuswerte dargestellt werden. Unter Berücksichtigung dieses Problems ist eine virtuelle DMD eingestellt und wird gedreht, so dass die erste Reihe desselben parallel zu einem voreingestellten Bereich ist. Zusätzlich dazu schlägt das Ausführungsbeispiel ein strukturelles Verfahren vor, bei dem das Belichtungsbild auch gemeinsam gedreht wird und die Speicherzellen in einem gedrehten Zustand geladen wird, so dass derselbe Winkelwert selbst nach dem Verschieben der Referenzposition der DMD beibehalten werden kann.
Als Nächstes wird das Trägerauslösesignal eingegeben (in Schritt S502). Das heißt, das Trägerauslösesignal, das mit der Trägerbewegung synchronisiert ist, wird eingegeben, wenn sich der Träger zu der Belichtungsposition bewegt.
Als Nächstes wird das Belichtungsbild aus dem virtuellen Rahmen ausgegeben (in Schritt S503).
Daher ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel möglich, ohne Neigen der DMD, d. h., die DMD ist parallel angeordnet, eine feinere Zeilenbreite als in dem herkömmlichen Fall zu implementieren, bei dem eine Belichtung ausgeführt wird, bei der die DMD parallel angeordnet ist, und eine so feine Zeilenbreite zu implementieren, wie eine Zeilenbreite, die mit einer herkömmlichen geneigten DMD erzielt werden kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Konzept eines virtuellen Rahmens angewandt. Aufgrund der Nutzung des Konzeptes eines virtuellen Rahmens kann eine Modellierung vereinfacht werden. Zusätzlich dazu kann die gesamte Fläche der DMD verwendet werden, die Lichtmenge kann durch Bitmaskierung gesteuert werden und die Lichtmenge des virtuellen Rahmens selbst kann angepasst werden. Daher kann in dem Fall, bei dem mehrere DMD in Verbindung miteinander verwendet werden, ein einfaches Steuerverfahren verwendet werden.
Wie oben beschrieben ist, gibt ein Ausführungsbeispiel ein Belichtungsbild, das dem virtuellen Rahmen entspricht, der durch Drehen des Belichtungsbildes um einen Winkel zwischen der DMD-Anordnungsrichtung und der Trägerbewegungsrichtung erhalten wird, an einen virtuellen Träger oder einen virtuellen Maskenfilm aus, der unter Verwendung einer vorbestimmten Anzahl von Speicherzellen, die in Abhängigkeit der Auflösung des Belichtungsbildes bestimmt wird, modelliert wird.
Somit kann eine feine Zeilenbreite realisiert werden, ohne die DMD zur Bildbelichtung zu neigen.
Das heißt, gemäß dem Ausführungsbeispiel ist es selbst ohne Neigung der DMD möglich, eine feinere Zeilenbreite als in dem herkömmlichen Fall zu implementieren, bei dem eine Belichtung durchgeführt wird, bei der die DMD parallel angeordnet ist, und so eine feine Zeilenbreite zu implementieren, wie eine Zeilenbreite, die durch eine herkömmliche geneigte DMD erzielt werden kann.
Zusätzlich dazu sind durch Nutzung des Konzeptes des virtuellen Rahmens eine Vereinfachung der Modellierung, eine Nutzung der gesamten Fläche der DMD, eine Anpassung der Lichtmenge durch Bitmaskierung und eine Anpassung der Lichtmenge des virtuellen Rahmens selbst möglich. Daher stellt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn mehrere DMD in Verbindung miteinander verwendet werden, ein einfaches Steuerverfahren dafür bereit.
Ferner ermöglicht das Ausführungsbeispiel eine höhere Belichtungsauflösung als eine Auflösung, die normalerweise durch den Pixelabstand der DMD erhalten werden kann. Mit anderen Worten ist es möglich, ein hochauflösendes Bild mit einer höheren Auflösung als mit der eines Bildausgabeelementes, z. B. ein DMD, auszugeben. Das heißt, das Verfahren des Ausführungsbeispiels ist bei der Ausgabe eines Bildes relativ frei von Beschränkungen im Hinblick auf die Hardware.
Im Einzelnen erstellt das Ausführungsbeispiel den virtuellen Rahmen durch Durchführen einer Rasterung von Speicherzellen gemäß der Auflösung des Belichtungsbildes ansprechend auf einen Trägerauslöser.
Als Nächstes, wenn das Trägerauslösesignal gemäß der Auflösung des Belichtungsbildes in Stücke geteilt ist und das resultierende durch die Teilung erhaltene Stücksignal eingegeben wird, wird das Belichtungsbild aus dem erzeugten virtuellen Rahmen über einen Kanal ausgegeben, der dem Gradienten entspricht, der in Abhängigkeit der Auflösung des Belichtungsbildes bestimmt wird.
Das heißt, ein Belichtungsbild wird aus dem erzeugten virtuellen Rahmen jedes Mal durch eine vorbestimmte Anzahl an Datenstücken ausgegeben, die durch ein Verhältnis zwischen einem Gradienten gemäß einer Auflösung eines Belichtungsbildes und einem Referenzgradienten bestimmt wird.
Somit kann durch Konfigurieren des Konzeptes des Kanals gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Belichtungsauflösung erhalten werden, die höher als der Pixelabstand der DMD ist. Das heißt, es ist möglich, ein hochauflösendes Bild mit einer höheren Auflösung auszugeben als mit der eines Bildausgabeelementes, z. B. eine DMD. Daher ist das Verfahren des Ausführungsbeispiels relativ frei von Beschränkungen im Hinblick auf die Hardware.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind mit der Verwendung des Konzeptes eines virtuellen Rahmens eine Vereinfachung einer Modellierung, eine Nutzung der gesamten Fläche eines DMD, eine Anpassung der Lichtmenge durch Bitmaskierung und eine Anpassung der Lichtmenge des virtuellen Rahmens selbst möglich. Daher kann das Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise für ein Digitale-Mikrospiegelvorrichtung-Steuerelement verwendet werden, das in einem Direktbildbelichtungssystem oder einer Direktbildbelichtungsausrüstung verwendet wird, die die Technologie des Ausführungsbeispiels erfordert.

Claims

Ein Belichtungsbildausgabesteuerverfahren eines DigitaleMikrospiegelvorrichtung(DMD)-Steuerelementes zur Hochgeschwindigkeitsbelichtung einer feinen Zeilenbreite, wobei das DMD-Steuerelement eine Ausgabe einer DMD steuert, die eine optische Modulation ausführt, um ein Belichtungsbild durch Synchronisieren einer Ausgabe der DMD mit einer Bewegung eines Trägers zu bilden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: einen ersten Schritt (Schritt 1) eines Modellierens eines virtuellen Trägers oder eines virtuellen Maskenfilmmodells in einem Speicher unter Verwendung einer vorbestimmten Anzahl von Speicherzellen, die auf der Basis einer Auflösung des Belichtungsbildes bestimmt wird, und eines Drehens des Belichtungsbildes gemäß einem Winkel zwischen einer DMD-Anordnungsrichtung und einer Trägerbewegungsrichtung, um einen virtuellen Rahmen zu erzeugen; einen zweiten Schritt (Schritt 2) eines Empfangens eines Trägerauslösesignals aus einem Synchronisationssteuerelement ansprechend auf eine Bewegung des Trägers zu einer Belichtungsposition; und einen dritten Schritt eines Ausgebens des Belichtungsbildes aus dem erzeugten virtuellen Rahmen, wenn das Trägerauslösesignal eingegeben ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Schritt Folgendes aufweist: einen ersten Teilschritt (Schritt 1-1) eines Modellierens des virtuellen Trägers oder des virtuellen Maskenfilms unter Verwendung der vorbestimmten Anzahl von Speicherzellen mit jeweiligen eindeutigen Positionen im Träger, wobei die vorbestimmte Anzahl durch ein Verhältnis zwischen einer Anzeigegerätpixelstruktur gemäß der Auflösung des Belichtungsbildes und einer Belichtungsbildpixelstruktur bestimmt wird; und einen zweiten Teilschritt (Schritt 1-2) eines Bildens des virtuellen Rahmens durch Verschieben einer Referenzposition der DMD gemäß einem Gradienten, der auf der Basis der Auflösung der Belichtung bestimmt wird, wenn das Belichtungsbildes gedreht wird, und durch Drehen des Belichtungsbildes derart, dass ein Wert eines Winkels zwischen der Referenzposition der DMD und einer Referenzposition des Belichtungsbildes einem Wert einer Verschiebungsgröße der Referenzposition der DMD gleicht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem der erste Teilschritt des ersten Schrittes Folgendes aufweist: einen ersten Unterteilschritt (Schritt 1-1-1) eines Bestimmens eines Zellabstandes des virtuellen Rahmens in Abhängigkeit von einem Intervall eines Auslösers, der mit dem Träger synchronisiert ist; einen zweiten Unterteilschritt (Schritt 1-1-2) eines Einstellens einer Größe einer Gruppe des virtuellen Rahmens auf eine quadratische Matrix eines Gradienten; einen dritten Unterteilschritt (Schritt 1-1-3) eines Drehens eines Vektorbildes des Belichtungsbildes in einer entgegengesetzten Richtung des Gradienten; einen dritten Unterteilschritt (Schritt 1-1-3) eines Rasterns des Vektorbildes des Belichtungsbildes in den virtuellen Rahmen und eines Kompensierens eines Positionsfehlers eines Verschiebungsweges eines Pixels der Referenzposition der DMD gemäß der folgenden Formel: $x_{adj} = x - E_{x}$
$E_{x} = - (m/k) \times S_{c .x}$
wobei E_x einen Fehler darstellt, der auf die Rasterung zurückzuführen ist, m einen Rest darstellt, der durch Dividieren einer Zeilenzahl durch den Gradienten erhalten wird, K den Gradienten darstellt und S_c.x einen x-Achse-Abstand der virtuellen Rahmenzelle darstellt; einen vierten Unterteilschritt (Schritt 1-1-4) eines Festlegens einer anfänglichen Speicheradresse des Pixels der Referenzposition der DMD als eine Datenadresse des virtuellen Rahmens; und einen fünften Unterteilschritt (Schritt 1-1-5) eines Einstellens eines Startpunktes der Belichtung auf einen Zählerstartpunkt des Auslösers.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der erste Schritt ein Prozess eines Erzeugens des virtuellen Rahmens durch Dividieren eines Rahmenauslösers gemäß der Auflösung des Belichtungsbildes und durch Rastern der Speicherzellen des virtuellen Rahmens ansprechend auf den Trägerauslöser ist, der dritte Schritt ein Prozess eines Ausgebens des Belichtungsbildes aus dem virtuellen Rahmen über einen Kanal ist, der dem Gradienten entspricht, der auf der Basis der Auflösung des Belichtungsbildes bestimmt wird, wenn jedes Stück des gemäß der Auflösung des Belichtungsbildes geteilten Trägerauslösesignals eingegeben ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der dritte Schritt ein Prozess eines Ausgebens des Belichtungsbildes aus dem virtuellen Rahmen über den Kanal durch eine vorbestimmte Anzahl von Datenstücken, die basierend auf einem Verhältnis zwischen einem gemäß der Auflösung des Belichtungsbildes bestimmten Gradienten und einem Referenzgradienten bestimmt wird, in einer Reihenfolge von Gradientenrichtung gemäß der Auflösung des Belichtungsbildes ist.