KR20100132676A - 스테이지 각 회전 이동에 따른 프레임 영상 생성 방법 - Google Patents
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Abstract
중첩도 및 라인 스캔 값을 적용하여 회전각 및 소스 영상의 1열당 프레임 카운트를 계산하여 생성될 전체 프레임 수, 및 영상 크기를 연산한다. 상기 소스 영상에 대하여 각 회전을 수행하고 양선형 보간하여 보정된 화소값 데이터를 얻는다. 상기 보정된 화소값 데이터에 임계값을 적용하여 1 비트 데이터를 구하여 해당 화소에 값으로 할당하여 영상을 구성한다. 가로 및 세로 영역의 화소 데이터를 메모리에 할당한 후 양선형 보간법에 의해 각 회전된 영상을 기준으로 다수의 디지털 마이크로미러 디바이스의 중첩 영역의 영상을 각각 보정하여, 최종 노광용 영상 프레임을 생성한다.
프레임 영상, 스테이지 각 회전 이동
Description
본 발명은 프레임 영상에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 직접 영상화 처리를 위한 스테이지 각 회전 이동에 따른 프레임 영상 생성 방법에 관한 것이다.
최근 PCB 산업은 다양한 디지털기기의 향상되는 성능을 충족시키기 위해 기존의 경성 PCB에서 연성 PCB를 포함한 여러 분야로 확대되는 전환기에 진입하면서 PCB의 대폭적인 성능 개선이 요구되고 있다. 이렇게 PCB의 대폭적인 성능 개선의 요구에 적극적으로 대처하기 위해서는 PCB상에 초미세회로 선폭을 구현할 수 있는 새로운 방식의 노광 시스템을 필요로 한다.
또한, 이는 노광 시스템의 저분해능에서 고분해능으로의 이행에 따른 기술혁신은 물론이고 다품종 소량생산 및 대량생산 체제에도 유연하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라 노광공정의 비약적 단축과 생산성(productivity) 향상을 요구하는 신기 술 적용의 필연성을 유발한다. 이에 다양한 노광방법들이 개발되었는데, LDI(Laser Direct Imaging)를 이용한 마스크리스(maskless) 방식의 직접 묘화 노광방법이 그 중 하나이다.
기존의 마스크 방식의 노광 시스템의 문제점은 고해상도의 미세회로패턴 노광시 마스크 제작비용 및 관리비용의 증가로 인한 고분해능의 노광의 어려움에 있다. 이러한 기존의 마스크 방식의 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 초미세회로 선폭을 구현할 수 있는 고분해능의 실현과 공정 수 감소를 위한 마스크리스 방식의 공정기술이 부각되고 있는 추세이다.
이에 부응하기 위해, DMD(Digital Micromirror Device)를 구비한 노광시스템이 개발되었는데, 이는 다수의 마이크로 미러가 일정한 각도를 가지고 입사되는 빔을 원하는 각도로 보내고, 그 외의 빔은 다른 각도로 보냄으로써 필요한 빔만을 이용하여 하나의 화면을 만드는 원리를 이용한다.
상기한 바와 같은 노광시스템에서, DMD 모듈에 의해 온/오프 변조되는 UV 광원의 빔은 DMD 모듈을 구성하는 각각의 마이크로 미러의 형태인 사각형 형상을 갖는다. 이로 인해 패턴의 이미지를 구현할 때 사각형상의 특징 때문에 사각 형상의 빔이 거칠게(rough) 처리된다.
따라서 제1프로젝션 광학계(1′projection lens system)와 제2프로젝션 광학계(2′projection lens system) 사이에 마스크 등을 두어 사각 형상의 빔을 원형으로 변화시켜 조사함으로써 이미지를 구현하는데 패턴의 에지를 좀 더 부드럽게(softness) 처리되도록 도와준다.
도 1은 종래 기술인 디지털 마이크로미러 디바이스(digital micromirror device; 이하 'DMD'라 함) 위치 회전 구현에 의한 방법에 의해 생성한 영상 프레임을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래에는 레이저 직접 영상화 처리를 위한 프레임 영상 생성 방법은 DMD 위치 회전 구현에 의한 방법으로 구현할 수 있으나, 노광 완료 후, 영상이 평행사변형 형태로 일그러지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스테이지 각 회전 방법을 수행할 때 스테이지의 이동 구간이 DMD 위치와 대각 방향으로 진행됨으로, 노광 완료 후 평행사변형 형태로 일그러지는 영상의 발생 현상을 방지할 수 있는 스테이지 각 회전 이동에 따른 프레임 영상 생성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스테이지 각 회전 이동에 따른 프레임 영상 생성 방법은,
중첩도 및 라인 스캔 값을 적용하여 회전각 및 소스 영상의 1열당 프레임 카운트를 계산하여 생성될 전체 프레임 수, 및 영상 크기를 연산하는 제1단계; 상기 소스 영상에 대하여 각 회전을 수행하고 양선형 보간하여 보정된 화소값 데이터를 얻는 제2단계; 상기 보정된 화소값 데이터에 임계값을 적용하여 1 비트 데이터를 구하여 해당 화소에 값으로 할당하여 영상을 구성하는 제3단계; 및 가로 및 세로 영역의 화소 데이터를 메모리에 할당한 후 양선형 보간법에 의해 각 회전된 영상을 기준으로 다수의 디지털 마이크로미러 디바이스의 중첩 영역의 영상을 각각 보정하여, 최종 노광용 영상 프레임을 생성하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 스테이지 각 회전 이동에 의한 노광 처리 방법에 해당하는 프레임 구현 방법으로, 영상이 평행사변형 형태로 일그러지는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 예시 도면에 의거하여 본 발명의 실시예에 따른 프레임 영상 생성 방법을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 영상 생성 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 영상 생성 방법에 의해 생성한 영상 프레임을 나타낸 도면이다.
프레임 영상의 생성은 이전 방식과 동일하나 스테이지 회전각 만큼 영상을 회전시켜야 하므로, 회전된 영상 내에서 DMD 제어기의 영역 (1024 x 768)을 추출해야 하는 부분과 2번째 프레임과의 경계선 부분에서의 영상 생성 처리 방법이 중요 하다. 도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 프레임 간의 중첩 상태를 나타낸 도면이다.
단순 영상의 회전 변환 시에는 Hall 현상이 발생하여, 화소값을 할당받지 못하는 부분이 발생하기 때문에 이것을 보완하기 위한 보간 기술이 필요하다. 따라서 이러한 Hall 현상을 보정할 수 있는 보간 시술과 역방향 사상 방법을 적용하여 보정하여야 한다.
전 방향 사상은 회전의 방향이 반시계 방향, 역사상에서 회전의 방향은 시계 방향이 된다. 도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 역 사상에 의한 Hall 현상 보정 방식을 설명하는 그래프이다. 역방향으로 회전 이동된 좌표 공식은 다음 수학식 1 및 수학식 2로 표현된다.
영상 회전시 영상의 중심점을 기준으로 회전 이동에 의한 영상 보정 방법에 있어서, 영상의 중심점이 (Cx, Cy)인 경우, 전 방향 사상에 의한 이동인 경우 보정 값은 다음 수학식 3으로, 역 방향 사상에 의한 이동인 경우 보정값은 다음 수학식 4로 구해진다. 도 6은 영상 회전시 영상의 중심점을 기준으로 회전 이동에 의한 영상 보정 과정을 설명하는 도면들이다.
또한, 전 방향 사상 및 역 방향 사상에 의한 이동에 따른 수학 좌표계 및 화면 좌표계를 적용하는 경우 영상 보정값은 다음 수학식 5 및 수학식 6으로 구해진다. 도 7에는 본 발명에 적용될 수 있는 수학 좌표계 및 화면 좌표계가 설명되어 있다.
일반적인 역방향 사상에 의한 영상 회전에서는 원본 영상 어느 좌표의 화소값을 참조해야 하는 지가 문제가 발생하며, 이러한 역방향 매핑을 할 때, 실수 좌표 상에서 화소값을 결정하기 위해 주변 화소값을 이용하는 방법을 적용한다. 이를 보간법(interpolation)이라 불린다.
이러한 보간 방법 중에서 최근방 이웃 보간법(nearest Neighbor Interpolation), 선형 보간법(Linear Interpolation), 고차 다항식 보간법(High-Order polynominal Interpolation) 보간법, 스플라인 보간법(Spline Interpolation)등이 적용될 수 있으나, 본 발명에서는 계단 현상이 적은 양선형 보간법(Bilinear Interpolation)을 적용한다.
양선형 보간법은 네 개의 화소값에 가중치를 곱한 값들의 선형 합으로 결과 영상의 화소값을 구하는 방법이다.
중첩도 및 라인 스캔 값을 적용하여 회전각 및 소스 영상의 1열 당 프레임 카운트를 계산하여 생성될 전체 프레임 수, 및 영상 크기를 아래 수학식 1 내지 5에 의해 연산한다(단계 S210). 도 8은 DMD 영상의 회전각 및 물리적인 DMD 미러와의 관계를 나타낸 도면이다.
수학식 5 내지 9에서, C는 스캔 라인 간 거리, D는 미러 간의 피치 간격(기 본: 13.68μm), B는 동일한 열의 스폿 피치 거리, K는 고정 상수로서 중첩되는 미러 수, M은 DMD의 폭 영역 미러 수, N은 DMD의 높이 영역 미러 수, 및 상기 F는 중첩 영상 당 프레임 수이다.
따라서, 프레임 영상 생성을 위한 프레임 카운트는 N값과 K값에 의해 정의가 되어지고, 소스 영상으로 부터 1 열을 기준으로 F 값 만큼의 프레임 영상을 생성하면 된다.
이어서, 상기 소스 영상에 대하여 각 회전을 수행하고 양선형 보간하여 보정된 화소값 데이터를 얻는다(단계 S220).
단계 S220에서, 각 회전 후의 상기 소스 영상의 화소 데이터는 다음 수학식들 10 및 11로 표현된다.
상기 Xsource, 및 상기 Ysource는 각각 각 회전 전의 소스 영상의 x축 및 y축 화소 데이터이고, Xdest 및 Ydest는 각각 각 회전 후의 상기 소스 영상의 x축 및 y축 화소 데이터이다.
역 매핑에 의해서 참조해야 할 원본 영상의 좌표가 (i+p, j+q)로 가정한다면, 여기서 i, j는 정수이고, p와 q는 0부터 1 사이의 실수이다. 이 실수 좌표를 둘러싼 4개의 점의 좌표를 (i, j), (i+1, j), (i, j+1), (i+1, j+1)이며, 이들 좌표계의 화소값을 각각 a, b, c, d라고 하면, 이들 화소 좌표와 화소값, 그리고 p, q의 크기를 도 9에 나타내었다. 양선형 보간법에서는 모두 두 세번의 선형 보간을 수행하게 된다. 먼저 도 10에 나타난 것처럼 (i, j) 와 (i+1, j) 사이에서의 화소값 x를 구한다. 그리고 도 11에 나타난 것처럼, (i, j+1) 와 (i+1, j+1) 사이에서의 화소값 y를 구한다. 마지막으로 도 12에 나타난 것처럼, 앞에서 구한 화소값 x, y를 이용하여 최종 화소값 z를 구하게 된다. 이 z 값을 역방향 매핑에서 결과 영상의 화소값으로 사용하게 된다. 도 13은 도 9 내지 도 12에 의해 양선형 보간법을 적용한 예시도이다.
x, y 값은 수학식 12에 의해 비례 법칙에 의해 구해진다.
마찬가지로 z값은 x, y 값을 이용하여 다음 수학식 13으로 구해진다.
수학식 13에서 x, y의 값을 앞의 수식으로 대체하여 정리하면 다음과 같은 하나의 식인 수학식 14을 구할 수 있다.
정수형 변수 x1, x2, y1, y2는 각각 (rx, ry) 좌표를 둘러싼 4개의 화소 좌표를 나타낸다. 또한 p, q값은 0부터 1까지의 값을 갖는 실수형 변수이다. 따라서 양선형 보간법에 의해 구해지는 (rx, ry)에서의 화소값 데이터(temp)는 다음 수학식 15과 같다.
결과적으로 레이저 직접 영상화 처리에서는 1 비트 데이터 값만을 사용함으로 최종적으로 보정된 값 Temp에 기준 임계값을 정의하여 0과 255 값으로 구분하여, 0, 1값의 1 비트 데이터로 재 환산하여 처리한다.
결국 기본적인 소스 영상의 1차 기하학적 변환은 위에서 언급된 수식에 의해 구현되며, 중첩도 Factor K와 DMD 높이 H 값에 의해 정의된 프레임 수만큼 소스 영상 데이터의 1 열을 기준으로 프레임 영상을 생성하게 된다.
상기 보정된 화소값 데이터에 임계값을 적용하여 1 비트 데이터를 구하여 해당 화소에 값으로 할당하여 영상을 구성한다(단계 S230).
가로 및 세로 영역의 화소 데이터를 메모리에 할당한 후 양선형 보간법에 의 해 각 회전된 영상을 기준으로 다수의 디지털 마이크로미러 디바이스의 중첩 영역의 영상을 각각 보정하여, 최종 노광용 영상 프레임을 생성한다(단계 S240).
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 출력 영상 크기를 고려한 회전 변환을 설명하는 도면이다.
H' = Hcosθ + Wcos(90-θ)
여기서, W는 입력 영상의 높이, H는 입력 영상의 높이, W'는 출력 영상의 높이로서 회전된 영상 폭이고, H'는 출력 영상의 높이로서 회전된 영상 높이이고,이다.
폭 부분의 중첩 영역 WA = (W' - W)×H, Org2를 (0, 0)로 재 정의하면, 중첩 화소 폭 영역 XWA는 (W, 0) ≤ XWA ≤(W', 0)의 범위이고, 중첩 화소 폭 영역 YWA는 0 ≤ YWA ≤ H의 범위이다. 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 DMD 1, 2 폭 중첩 영역 프레임 영상 구성 개념도이다. 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 DMD 1, 2 폭 중첩 영역 프레임 오버레이 영상 추출 개념도이다.
높이 부분의 중첩 영역 WHA = Wcosθ × Wcos(90-θ), Org2를 (0, 0)로 재 정의하면, 중첩 화소 폭 영역 XHA는 (Hcos(90-θ), O) ≤ XHA ≤(W', 0)의 범위이고, 중첩 화소 높이 폭 영역 YHA는 (0, H) ≤ YWA≤(O, H + Wcos(90-θ))의 범위이다. 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 DMD 1, 2 높이 중첩 영역 프레임 영상 구성 개념도이다. 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 DMD 1, 2 높이 중첩 영역 프레임 오버레이 영상 추출 개념도이다. 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 영상 구성 개념도이다.
도 20은 본 발명에서 이미지 회전 즉, 기하학적 변환과정을 설명하기 위한 기능 블록도로서, 우선 이미지 회전을 위한 기초가 되는 이미지 데이터 파일이 입력된다.
이어서, 상기한 수학식 5 내지 수학식 9에 파라미터를 연산 적용하여 회전각과 중첩도를 연산처리한다. 다음으로, 상기한 수학식 10 내지 수학식 15에 이미지 회전 파라미터를 적용하여 즉, 이미지 파라미터에 의한 이미지 회전시 홀 현상 제거를 위한 양선형 보간법(bilinear interpolation)을 적용 및 최적의 픽셀값을 구현하여 이미지를 생성한다.
위와 같이 생성된 이미지 프레임과 추가로 설치된 DMD 프레임 이미지와의 영역간섭을 제어하기 위한 영역 설정 및 연산처리를 진행한다. 오버랩 영역의 정의 및 이미지 재합성관련 방법을 정의한다. 즉, 중첩된 영역에서 개별 버퍼 메모리 영역에 할당된 픽셀값과 추가로 중첩된 이미지 영역과 OR연산에 의해 중첩 영역 상의 픽셀 처리 문제를 해결한다.
다시 말해, 폭 영역에서의 중첩도(오버랩 영역 구분 미 처리) 부분의 픽셀갑을 아래의 수학식 17에서와 같이 추출한다.
또한, 높이 영역에서의 중첩도(오버랩 영역 구분 및 처리) 부분의 픽셀값을 아래의 수학식 18에서와 같이 추출한다.
마지막으로, 프레임 이미지와 중첩(오버 랩) 영역의 픽셀 데이터를 OR 연산 처리하여 최종 레이저 노광용 이미지(프레임 이미지)를 생성한다. 위와 같은 방법을 반복적으로 수행하여 원본 이미지 파일의 ROW 열 별로 프레임 이미지를 생성한다.
예를 들면, 1024×768 이미지인 경우 K=192이고, 회전각=14.036도인 경우 생성되는 프레임 이미지는 ROW 당 4개이다. 따라서, 1개의 원본 이미지로부터 생성되는 프레임 이미지는 768×4=3072개(1024×768 size)가 생성된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
본 발명에 따른 프레임 영상 생성 방법은 프레임 영상을 생성하는데 사용될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의해 생성한 영상 프레임을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 영상 생성 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 영상 생성 방법에 의해 생성한 영상 프레임을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 프레임 간의 중첩 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 역 사상에 의한 Hall 현상 보정 방식을 설명하는 그래프이다.
도 6은 영상 회전시 영상의 중심점을 기준으로 회전 이동에 의한 영상 보정 과정을 설명하는 도면들이다.
도 7은 본 발명에 적용될 수 있는 수학 좌표계 및 화면 좌표계를 설명하는 도면이다.
도 8은 DMD 영상의 회전각 및 물리적인 DMD 미러와의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 적용될 수 있는 양선형 보간법을 설명하는 도면들이다.
도 13은 도 9 내지 도 12에 의해 양선형 보간법을 적용한 예시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 출력 영상 크기를 고려한 회전 변환을 설 명하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 DMD 1, 2 폭 중첩 영역 프레임 영상 구성 개념도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 DMD 1, 2 폭 중첩 영역 프레임 오버레이 영상 추출 개념도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 DMD 1, 2 높이 중첩 영역 프레임 영상 구성 개념도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 DMD 1, 2 높이 중첩 영역 프레임 오버레이 영상 추출 개념도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 생성한 프레임 영상 구성 개념도이다.
도 20은 본 발명에서 이미지 회전 즉, 기하학적 변환과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
Claims (5)
- 중첩도 및 라인 스캔 값을 적용하여 회전각 및 소스 영상의 1열당 프레임 카운트를 계산하여 생성될 전체 프레임 수, 및 영상 크기를 연산하는 제1단계;상기 소스 영상에 대하여 각 회전을 수행하고 양선형 보간하여 보정된 화소값 데이터를 얻는 제2단계;상기 보정된 화소값 데이터에 임계값을 적용하여 1 비트 데이터를 구하여 해당 화소에 값으로 할당하여 영상을 구성하는 제3단계; 및가로 및 세로 영역의 화소 데이터를 메모리에 할당한 후 양선형 보간법에 의해 각 회전된 영상을 기준으로 다수의 디지털 마이크로미러 디바이스의 중첩 영역의 영상을 각각 보정하여, 최종 노광용 영상 프레임을 생성하는 제4단계;를 포함하는 스테이지 각 회전 이동에 따른 프레임 영상 생성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1단계에서, C = D × sinθ, A = B -(N-1)*D*sinθ = C = D*sin θ, tanθ = K/N, θ = tan-1(K/N), F = N/K, C는 스캔 라인 간 거리, D는 미러 간의 피치 간격, B는 동일한 열의 스폿 피치 거리, K는 고정 상수로서 중첩되는 미러 수, M은 DMD의 폭 영역 미러 수, N은 DMD의 높이 영역 미러 수, 및 상기 F는 중첩 영상 당 프레임 수인 스테이지 각 회전 이동에 따른 프레임 영상 생성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2단계에서, 상기 화소값 데이터(temp)는 아래 수학식:에 의해 구해지고, x, y, z는 역 매핑에 의해서 참조해야 할 원본 영상의 좌표가 (i+p, j+q)로 가정한다면, 여기서 i, j는 정수이고, p와 q는 0부터 1 사이의 실수이고 실수 좌표를 둘러싼 4개의 점의 좌표를 (i, j), (i+1, j), (i, j+1), (i+1, j+1)인 경우 x는 (i, j) 와 (i+1, j) 사이에서의 화소값이고, b는 (i, j+1) 와 (i+1, j+1) 사이에서의 화소값이고, z는 화소값 x, y를 이용하여 구하는 최종 화소값으로 역방향 매핑에서 결과 영상의 화소값으로 사용되는 스테이지 각 회전 이동에 따른 프레임 영상 생성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제4단계에서,폭 부분의 중첩 영역 WA = (W' - W)×H, Org2를 (0, 0)로 재 정의하면, 중첩 화소 폭 영역 XWA는 (W, 0) ≤ XWA ≤(W', 0)의 범위이고, 중첩 화소 폭 영역 YWA는 0 ≤ YWA ≤ H의 범위이며; 높이 부분의 중첩 영역 WHA = Wcosθ × Wcos(90-θ), Org2를 (0, 0)로 재 정의하면, 중첩 화소 폭 영역 XHA는 (Hcos(90-θ), O) ≤ XHA ≤(W', 0)의 범위이고, 중첩 화소 높이 폭 영역 YHA는 (0, H) ≤ YWA≤(O, H + Wcos(90-θ))의 범위인 스테이지 각 회전 이동에 따른 프레임 영상 생성 방법.
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KR20170020250A (ko) * | 2015-08-14 | 2017-02-22 | 주식회사 에스디에이 | 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기 및 그의 노광 이미지 출력 처리 방법 |
WO2019035520A1 (ko) * | 2017-08-16 | 2019-02-21 | 주식회사 에스디에이 | 고속 미세 선폭 노광을 위한 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 제어 방법 |
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KR20170020250A (ko) * | 2015-08-14 | 2017-02-22 | 주식회사 에스디에이 | 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기 및 그의 노광 이미지 출력 처리 방법 |
WO2019035520A1 (ko) * | 2017-08-16 | 2019-02-21 | 주식회사 에스디에이 | 고속 미세 선폭 노광을 위한 디지털 마이크로미러 디바이스 제어기의 노광 이미지 출력 제어 방법 |
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