JP2008020687A - データ圧縮方法および装置、データ解凍方法および装置並びにプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】2次元画像上における複数の描画点を形成するための、描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群からフレームデータを生成するに際し、フレームデータ生成のための処理を効率よく行う。
【解決手段】圧縮処理手段61aが、描画点データ群を描画点毎に所定の圧縮方式により圧縮し、圧縮された描画点データ群および圧縮された描画点データ群の描画点毎の区切りを表す区切り情報からなるデータフォーマットの圧縮処理済み画像データを生成する。解凍処理手段64aが、圧縮処理済み画像データの区切り情報に基づいて、圧縮された描画点データ群を描画点単位で解凍する。
【選択図】図6

Description

本発明は、空間光変調素子のような描画点形成装置を描画面に対して所定の走査方向に相対的に移動させて画像を形成する際に使用される、該画像における複数の描画点を形成する描画点毎の描画点データ群を圧縮するデータ圧縮装置および方法、データ解凍装置および方法並びにデータ圧縮方法およびデータ解凍方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
従来、プリント配線板やフラットパネルディスプレイの基板に所定のパターンを記録する装置として、フォトリソグラフの技術を利用した露光装置が種々提案されている。
上記のような露光装置としては、例えば、フォトレジストが塗布された基板上に光ビームを主走査および副走査方向に走査させるとともに、その光ビームを、配線パターンを表す画像データに基づいて変調することにより配線パターンを形成する露光装置が提案されている。
上記のような露光装置として、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(以下、DMDという)等の空間光変調素子を利用し、画像データに応じて空間光変調素子により光ビームを変調して露光を行う露光装置が種々提案されている。
そして、上記のようなDMDを用いた露光装置としては、例えば、DMDを露光面に対して所定の走査方向に相対的に移動させるとともに、その走査方向への移動に応じてDMDのメモリセルに多数のマイクロミラーに対応した多数の描画点データからなるフレームデータを入力し、DMDのマイクロミラーに対応した描画点群を時系列に順次形成することにより所望の画像を露光面に形成する露光装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。
このような露光装置においては、以下のようにDMDにフレームデータが入力される。まず、あらかじめ作成された配線パターンを表す画像データが露光装置に入力される。入力された画像データは、DMDの各マイクロミラーに対応する描画点毎の描画点順次の描画点データに変換され、さらに基板上の描画点の位置を補正する画像処理が施され、描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群に圧縮処理が施され、描画点における描画順に並べられたフォーマットの圧縮処理済みデータが生成される。圧縮処理済み画像データはフレームデータを生成するための回路に送信される。この回路は圧縮処理済み画像データを解凍し、これにより得られた描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群を画像のフレーム順に変換し、これにより得られたフレームデータを1フレーム毎にDMDのメモリセルに入力する。
特開2004−233718号公報
上述したようにフレームデータを生成する際には圧縮処理済み画像データを解凍する必要がある。しかしながら、圧縮処理済み画像データは描画点毎に圧縮された描画点データ群が、描画点における描画順に並べられたフォーマットとなっているため、フレームデータを生成するためには、先頭の描画点から最後の描画点まで、描画点データ群の解凍を順次行う必要がある。したがって、フレームデータを生成するためにすべての描画点について描画点データ群が解凍されるまで待つ必要があり、その結果、フレームデータ生成のための処理を効率よく行うことができなかった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群からフレームデータを生成するに際し、フレームデータ生成のための処理を効率よく行うことを目的とする。
本発明によるデータ圧縮装置は、2次元画像上における複数の描画点を形成するための、該描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群を圧縮するデータ圧縮装置であって、
前記描画点データ群を前記描画点毎に所定の圧縮方式により描画順に圧縮し、該圧縮された描画点データ群および該圧縮された描画点データ群の描画点毎の区切りを表す区切り情報からなるデータフォーマットの圧縮処理済み画像データを生成する圧縮手段を備えたことを特徴とするものである。
本発明によるデータ解凍装置は、本発明によるデータ圧縮装置により圧縮された前記圧縮処理済みデータを解凍するデータ解凍装置であって、
前記圧縮処理済み画像データの前記区切り情報に基づいて、前記圧縮された描画点データ群を、前記描画点単位で並列に解凍する複数の解凍手段を備えたことを特徴とするものである。
本発明によるデータ圧縮方法は、2次元画像上における複数の描画点を形成するための、該描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群を圧縮するデータ圧縮方法であって、
前記描画点データ群を前記描画点毎に所定の圧縮方式により描画順に圧縮し、
該圧縮された描画点データ群および該圧縮された描画点データ群の描画点毎の区切りを表す区切り情報からなるデータフォーマットの圧縮処理済み画像データを生成することを特徴とするものである。
本発明によるデータ解凍方法は、本発明によるデータ圧縮方法により圧縮された前記圧縮処理済みデータを解凍するデータ解凍方法であって、
前記圧縮処理済み画像データの前記区切り情報に基づいて、前記圧縮された描画点データ群を、前記描画点単位で並列に解凍することを特徴とするものである。
なお、本発明によるデータ圧縮方法およびデータ解凍方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
本発明のデータ圧縮装置および方法によれば、圧縮された描画点データ群および圧縮された描画点データ群の描画点毎の区切りを表す区切り情報からなるデータフォーマットの圧縮処理済み画像データが生成される。このため、本発明によるデータ解凍装置および方法において、区切り情報に基づいて、圧縮された描画点データ群が描画点単位で並列に解凍される。したがって、効率よく描画点データ群を解凍することができ、これにより、描画点データ群からフレームデータを生成する際に、フレームデータ生成のための処理を高速に行うことができる。
以下、図面を参照して本発明の画像データ圧縮装置およびデータ解凍装置の一実施形態を用いた露光装置について詳細に説明する。
本実施形態による露光装置は、DMDを用いた露光装置であって、DMDへ入力されるフレームデータ等の描画点データの圧縮方法および解凍方法に特徴を有するものであるが、まず、本実施形態の露光装置の全体の構成について説明する。図1は本実施形態の露光装置の概略構成を示す斜視図である。
本実施形態の露光装置10は、図1に示すように、感光材料12(感光材料12が塗布されまたは貼り付けられた基板であってもよい)を表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ14を備えている。そして、4本の脚部16に支持された厚い板状の設置台18の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド20が設置されている。移動ステージ14は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されるとともに、ガイド20によって往復移動可能に支持されている。
設置台18の中央部には、移動ステージ14の移動経路を跨ぐようにコの字状のゲート22が設けられている。コの字状のゲート22の端部の各々は、設置台18の両側面に固定されている。このゲート22を挟んで一方の側にはスキャナ24が設けられ、他方の側には感光材料12の先端および後端を検知する複数(例えば2個)のセンサ26が設けられている。スキャナ24およびセンサ26はゲート22に各々取り付けられて、移動ステージ14の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ24およびセンサ26は、これらを制御する、後述する制御部に接続されている。また、感光材料12に設けられたマークやパターンをCCD等のセンサで読み取ることによって、感光材料12の位置を測定するようにしてもよい。
スキャナ24は、図2および図3(B)に示すように、2行5列の略マトリクス状に配列された10個の露光ヘッド30を備えている。なお、以下において、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド30mnと表記する。露光ヘッド30の数は、露光しようとする感光材料12のサイズに応じて変更可能である。
各露光ヘッド30は、空間光変調素子であるDMD36を備えている。DMD36は、描画素子としてのマイクロミラーが、直交する方向に2次元状に配列されたものであり、マイクロミラーの配列方向が走査方向と所定の設定傾斜角度θをなすように露光ヘッド30に取り付けられている。したがって、各露光ヘッド30による露光エリア32は、図2および図3(B)に示すように、走査方向に対して傾斜した矩形状のエリアとなる。このエリア内に、マイクロミラーの像が2次元状に配列されている。なお、以下において、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア32mnと表記する。なお、本実施形態の露光装置においては、DMD36を所定の設定傾斜角度θだけ傾けて設置するようにしたが、これに限らず、傾けないようにして設置するようにしてもよい。また、DMD36の各マイクロミラー(またはその像)を平行四辺形状や千鳥状に配置してもよい。また、DMD36のマイクロミラー(またはその像)の配列方向に対して傾斜した方向にステージを走査させるようにしてもよい。
DMD36の光入射側には、光ファイバの発光点が露光エリア32の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたファイバアレイ光源(図示省略)とファイバアレイ光源から出射されたレーザ光を平行光とし、その平行光とされたレーザ光の光量分布が均一になるように補正してDMD36上に集光する集光レンズ系(図示省略)とが設けられている。
また、DMD36の光反射側には、DMD36で反射されたレーザ光を感光材料12の描画面に結像する結像レンズ系(図示省略)が配置されている。
そして、図3(A)に示すように、移動ステージ14の移動に伴い、感光材料12には露光ヘッド30毎に帯状の露光済み領域34が形成されるが、その帯状の露光済み領域34のそれぞれが隣接する露光済み領域34と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド30の各々は、その配列方向に所定間隔ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア3211と露光エリア3212との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア3221により露光することができる。
DMD36は、図4に示すように、SRAMアレイ(メモリセル)56上に、マイクロミラー58が支柱により支持されて配置されたものであり、画素を構成する多数の(例えば、ピッチ13.68μm、1024個×768個)のマイクロミラー58が、直交する方向に2次元状に配列されて構成されたミラーデバイスである。そして、マイクロミラー58の直下には、ヒンジおよびヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMアレイ56が配置されている。
DMD36のSRAMアレイ56に制御信号としてのデジタル信号が書き込まれると、そのデジタル信号に応じた制御電圧が、マイクロミラー58毎に設けられた電極部(図示せず)に印加され、制御電圧の印加により発生した静電気力によって支柱に支えられたマイクロミラー58が、対角線を中心として±α度(例えば±10度)の範囲で傾けられる。図5(A)は、マイクロミラー58がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図5(B)は、マイクロミラー58がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。マイクロミラー58がオン状態のときにマイクロミラー58に入射された光Bは、感光材料12に向けて反射され、マイクロミラー58がオフ状態のときにマイクロミラー58に入射された光Bは、感光材料12以外の光吸収材料に向けて反射される。
露光装置10には、図6に示すように、露光装置全体を制御するCPUを備えた全体制御部60が設けられている。全体制御部60は、画像データ出力装置70から出力された画像データを受け付け、その画像データに基づいてフレームデータを作成し、このフレームデータをDMDコントローラ65に向けて出力することにより各露光ヘッド30のDMD36による露光を制御するものである。また、全体制御部60は、移動ステージ14を移動させるステージ駆動装置80、およびファイバアレイ光源90を駆動制御するものである。
露光装置10は、図6に示すように、画像データ出力装置70から出力された画像データを受け付け、受け付けた画像データを画像データ記憶手段62に格納する格納制御手段61と、画像データ記憶手段62に格納された画像データから描画点データを読み出してフレームデータ記憶手段63に格納し、フレームデータ記憶手段63に格納された描画点データに基づいてフレームデータを作成して出力するフレームデータ作成手段64と、フレームデータ作成手段64から出力されたフレームデータに基づいてDMD36に制御信号を出力するDMDコントローラ65とを備えている。
格納制御手段61は圧縮処理手段61aを、フレームデータ作成手段64は解凍処理手段64aをそれぞれ備えている。
なお、格納制御手段61およびフレームデータ作成手段64には、所定の手順を実行させるコンピュータプログラムがそれぞれ格納されており、そのプログラムの手順に従って全体制御部60が装置の動作を制御する。各プログラムが実行させる所定の手順については、後で詳述する。
画像データ記憶手段62およびフレームデータ記憶手段63としては、例えば、DRAMを用いることができるが、格納されたデータがアドレスが連続する方向に順次高速に読み出されうるものであれば如何なるものを使用してもよい。例えば、格納されたデータがアドレスが連続する方向にいわゆるバースト転送により読み出される記憶手段を利用するようにしてもよい。ここで、アドレスが連続する方向とは、画像データ記憶手段62またはフレームデータ記憶手段63におけるデータの格納および読出しを制御するCPU等の制御手段からみたメモリ空間のアドレスの連続方向や、高速アクセス可能なアドレスの配列方向のことである。また、アドレスが連続する方向は、データ読出しの際に、連続する複数ビットが順次読み出される経路に沿った方向としてもよい。
次に、本実施形態による露光装置10の作用について詳細に説明する。
まず、コンピュータ等の画像データ出力装置70において、感光材料12に露光すべき画像に応じた画像データが作成され、その画像データが露光装置10に出力される。そして、上記画像データは露光装置10の格納制御手段61に入力される。
格納制御手段61は、画像データをDMDの各マイクロミラーに対応する描画点毎の描画点順次の描画点データに変換し、さらに走査時における描画点の位置を補正する画像処理を描画点データに対して施す。そして、圧縮処理手段61aが、描画点毎に描画順に配列された複数の描画点データからなる描画点データ群を所定のデータフォーマットとなるように圧縮して圧縮処理済み画像データを生成し、画像データ記憶手段62が圧縮処理済み画像データを記憶する。
図7は圧縮処理済み画像データのデータフォーマットを示す図である。図7に示すように圧縮処理済み画像データは、ヘッダと、各描画点毎の描画点データ群を描画順に圧縮したセクション0〜N(Nは描画点、すなわちDMDのマイクロミラーの数)と、フッタと、EOJ(End Of Job)とからなるデータフォーマットとなっている。なお、本実施形態においては、ヘッダ、各セクション、フッタおよびEOJは8バイトバウンダリとなっている。
ヘッダには、圧縮処理済み画像データのデータの種類、圧縮の態様、セクションサイズ、データ長およびセクション数の情報が格納される。
各セクションは描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群が所定の圧縮方式により圧縮されて格納されている。なお、描画点データが2値データである場合には、所定の圧縮方式としてランレングス符号化を用いることができる。
ここで、各セクションのデータの先頭のアドレスにはデータの区切りを表す区切り情報が配置されている。ここでは、区切り情報としては「00」のコードを用いるものとする。各描画点データのデータ量は圧縮前は同一であるが、圧縮することによりデータ量が異なるものとなる。このため、各セクションのデータが必ず8バイトの最後のアドレスにおいて終了するように、8バイトの途中でデータが終了しているセクションについては、「00」のコードを配置して、8バイトの最後のアドレスまでデータが存在するものとして扱う。
なお、画像データ出力装置70から出力された画像データがベクトルデータである場合には、格納制御手段61は、そのベクトルデータをビットマップデータに変換した後、圧縮処理手段61aにより圧縮処理済み画像データを生成する。
そして、上記のようにして圧縮処理済み画像データが画像データ記憶手段62に格納された後、画像データ記憶手段62に格納された圧縮処理済み画像データがフレームデータ作成手段64により読み出される。このとき、フレームデータ作成手段64の解凍処理手段64aが圧縮処理済み画像データを解凍する。図8は解凍処理を説明するための図である。解凍処理手段64aは、複数(例えば8〜16)のデコーダ64bを備えたハードウェアであり、各デコーダ64bにより圧縮処理済み画像データを構成するセクション1〜Nが並列に解凍される。
具体的には、フレームデータ作成手段64が、圧縮処理済み画像データの各セクションの先頭のアドレスに配置された区切り情報を検出し、検出した区切り情報に基づいて、圧縮処理済み画像データにおける圧縮された描画点データ群をセクションの先頭のアドレスからアドレスが連続する方向に並列に読み出して解凍処理手段64aに入力する。解凍処理手段64aの各デコーダ64bには各セクションの圧縮された描画点データ群が入力され、セクション毎に圧縮された描画点データ群が解凍される。
なお、デコーダ64bはセクションの数よりも少ないため、解凍処理が終了したデコーダ64bに、解凍処理が未処理のセクションの圧縮された描画点データ群が順次入力され、全セクションすなわち、すべてのマイクロミラーについての描画点データ群が得られることとなる。
ここで、圧縮された描画点データ群は圧縮率に応じてデータ長が異なるが、解凍された描画点データ群はすべてデータ長が同一、すなわちデータ数が同一となっている。
上記のように、走査方向に沿った方向に描画点データ群を圧縮することによって、マイクロミラー毎にデータを読み出す際に、その対象とするデータの範囲を容易に特定することができる。例えば、圧縮処理済み画像データのすべてを解凍しなくても、読出しを行おうとするマイクロミラーに対応するデータの範囲を特定しかつその範囲についてのみ解凍処理を行って、描画点データ群を得ることもできる。
そして、フレームデータ作成手段64は、上記のようにして取得した各マイクロミラー毎の描画点データ群の各描画点データをフレームデータ記憶手段63に格納する。その後、フレームデータ作成手段64は、フレームデータ記憶手段63に記憶された描画点データをフレーム単位でアドレスが連続する方向に順次読み出してフレームデータを作成し、順次DMDコントローラ65に出力する。DMDコントローラ65は入力されたフレームデータに応じた制御信号を生成する。なお、上記のようなフレームデータは各露光ヘッド30のDMD36毎に生成される。また、描画点データの読出しをマイクロミラー毎に所定のタイミングで行って順次DMDコントローラ65に出力するようにしてもよい。
また、全体制御部60からステージ駆動装置80にステージ駆動制御信号が出力され、ステージ駆動装置80はステージ駆動制御信号に応じて移動ステージ14をガイド20に沿ってステージ移動方向へ所望の速度で移動させる。そして、移動ステージ14がゲート22下を通過する際、ゲート22に取り付けられたセンサ26により感光材料12の先端が検出されると、DMDコントローラ65から各露光ヘッド30のDMD36に制御信号が出力され、各露光ヘッド30毎の描画が開始される。
そして、感光材料12が移動ステージ14とともに一定速度で移動し、感光材料12がスキャナ24によりステージ移動方向と反対の方向に走査され、露光ヘッド30毎に帯状の露光済み領域34が形成される。なお、フレームデータの作成を、移動ステージ14の移動制御と並行して順次行うようにしてもよい。
上記のようにして、スキャナ24による感光材料12の走査が終了し、センサ26で感光材料12の後端が検出されると、移動ステージ14は、ステージ駆動装置80により、ガイド20に沿ってゲート22の最上流側にある原点に復帰し、新たな感光材料12が設置された後、再度、ガイド20に沿ってゲート22の上流側から下流側に一定速度で移動する。
このように、本実施形態においては、圧縮された描画点データ群および圧縮された描画点データ群の描画点毎の区切りを表す区切り情報からなるデータフォーマットの圧縮処理済み画像データを生成するようにしたため、圧縮処理済み画像データを解凍する際に、区切り情報に基づいて、圧縮された描画点データ群を描画点単位で解凍できることとなる。したがって、効率よく描画点データ群を解凍することができ、これにより、フレームデータ生成のための処理を高速に行うことができる。
なお、上記実施形態においては、画像データ記憶手段62とフレームデータ記憶手段63とを別個に設けるようにしたが、同一の手段としてもよい。
また、上記実施形態においては、空間光変調素子としてDMDを備えた露光装置について説明したが、このような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子を使用することもできる。また、GLV(Grating Light Valve)を使用してもよい。光源には、ランプを使用することもできる。
また、本発明の描画点を形成する描画点形成部としては、空間光変調素子に限らず、発光素子やビームを射出する素子が多数配列されたものを利用するようにしてもよい。例えば、LD(Laser Diode)アレイ、LED(Light Emitting Diode)アレイ、ファイバアレイ等が使用可能である。
また、上記実施形態においては、いわゆるフラッドベッドタイプの露光装置を例に挙げたが、感光材料が巻きつけられるドラムを有する、いわゆるアウター(またはインナー)ドラムタイプの露光装置としてもよい。
また、上記実施形態の露光対象である感光材料12は、プリント基板や、ディスプレイ用のフィルタ(カラーフィルタやブラックマトリクス)、TFTパネルであってもよい。また、感光材料12の形状は、シート状のものであっても、長尺状のもの(フレキシブル基板等)であってもよい。
本発明のデータ圧縮装置およびデータ解凍装置の一実施形態を用いた露光装置の外観を示す斜視図 図1に示す露光装置のスキャナの構成を示す斜視図 感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図(A)、各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図(B) 図1の露光装置のDMDの構成を示す部分拡大図 DMDの動作を説明するための斜視図 図1に示す露光装置における制御系を示すブロック図 圧縮処理済み画像データのフォーマットを説明するための図 圧縮処理済み画像データの解凍を説明するための図
符号の説明
10 露光装置
12 感光材料
14 移動ステージ
24 スキャナ
30 露光ヘッド
36 DMD
56 SRAMアレイ
58 マイクロミラー
61 格納制御手段
61a 圧縮処理手段
62 画像データ記憶手段
63 フレームデータ記憶手段
64 フレームデータ生成手段
64a 解凍処理手段
64b デコーダ
65 DMDコントローラ

Claims (6)

  1. 2次元画像上における複数の描画点を形成するための、該描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群を圧縮するデータ圧縮装置であって、
    前記描画点データ群を前記描画点毎に所定の圧縮方式により描画順に圧縮し、該圧縮された描画点データ群および該圧縮された描画点データ群の描画点毎の区切りを表す区切り情報からなるデータフォーマットの圧縮処理済み画像データを生成する圧縮手段を備えたことを特徴とするデータ圧縮装置。
  2. 請求項1記載のデータ圧縮装置により圧縮された前記圧縮処理済みデータを解凍するデータ解凍装置であって、
    前記圧縮処理済み画像データの前記区切り情報に基づいて、前記圧縮された描画点データ群を、前記描画点単位で並列に解凍する複数の解凍手段を備えたことを特徴とするデータ解凍装置。
  3. 2次元画像上における複数の描画点を形成するための、該描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群を圧縮するデータ圧縮方法であって、
    前記描画点データ群を前記描画点毎に所定の圧縮方式により描画順に圧縮し、
    該圧縮された描画点データ群および該圧縮された描画点データ群の描画点毎の区切りを表す区切り情報からなるデータフォーマットの圧縮処理済み画像データを生成することを特徴とするデータ圧縮方法。
  4. 請求項3記載のデータ圧縮方法により圧縮された前記圧縮処理済みデータを解凍するデータ解凍方法であって、
    前記圧縮処理済み画像データの前記区切り情報に基づいて、前記圧縮された描画点データ群を、前記描画点単位で並列に解凍することを特徴とするデータ解凍方法。
  5. 2次元画像上における複数の描画点を形成するための、該描画点毎の複数の描画点データからなる描画点データ群を圧縮するデータ圧縮方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記描画点データ群を前記描画点毎に所定の圧縮方式により描画順に圧縮する手順と、
    該圧縮された描画点データ群および該圧縮された描画点データ群の描画点毎の区切りを表す区切り情報からなるデータフォーマットの圧縮処理済み画像データを生成する手順とを有することを特徴とするプログラム。
  6. 請求項3記載のデータ圧縮方法により圧縮された前記圧縮処理済みデータを解凍するデータ解凍方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記圧縮処理済み画像データの前記区切り情報に基づいて、前記圧縮された描画点データ群を、前記描画点単位で並列に解凍する手順を有することを特徴とするプログラム。
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