[發明專利]一種無掩膜光刻技術中的鏡頭畸變矯正方法

有效

• 申請號: 201810132488.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108305231B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 楊剛;吳晨楓;鄭春紅;石峰
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T3/40
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

一種無掩膜光刻技術中的鏡頭畸變矯正方法，包括以下步驟：1、根據DMD微鏡面積的大小，計算在微鏡中圖像上每個像素點與圖像中心點的實際距離；2、通過鏡頭與DMD微鏡之間的距離和像素點與中心點的距離計算像素點與光軸的角度；3、根據鏡頭出廠時的畸變參數計算每個像素點的畸變量；4、利用計算得到的畸變量修正原始圖像，得到預畸變圖像。本發明可以大幅度矯正因光學系統導致的圖像畸變，避免由于光學鏡頭生產中本身誤差因素而帶來的缺陷，更加精確的實現PCB線路曝光。

技術領域

本發明屬于印刷電路板行業無掩模光刻技術領域，具體涉及一種無掩膜光刻技術中的鏡頭畸變矯正方法。

背景技術

無掩膜光刻技術是下一代平行光曝光設備的主要發展方向，將有逐步取代掩膜曝光的趨勢。其實現主要是將工程設計的PCB線路圖通過DMD系統均勻無失真的投射在預曝光的基材上。其中需要通過光學設計,將UV LED光轉換為均勻的平行光線，為DMD提供優質的光源。最終對PCB線路圖分解后，經過曝光鏡頭的光學系統投影到光刻膠上，并結合運動控制技術實現精準圖像定位,使圖像和圖像間無縫連接，形成要求的曝光圖形。

無掩膜光刻系統采用DMD進行投影，此外還需要通過鏡頭實現放大圖像、調焦、對焦等功能。在鏡頭設計和制造過程中存在一定程度的光學誤差，因此會導致投影到光刻膠上的曝光圖像產生非線性畸變，使得后續工藝上很難完成多幀圖像間的無縫拼接，大大降低了PCB線路生產的精度。

目前關于DMD鏡頭畸變矯正的方法主要有兩個思路：一種是從光學系統上，生產制造中來調高鏡頭光學系統的精度；另一種是采用軟件對投影圖像進行預畸變處理，當預畸變后的投影圖像經過鏡頭的方向畸變后，得到一幅矯正后在誤差允許范圍內的圖像，從而彌補鏡頭在生產制造過程中的缺陷，降低光刻系統成本，提高系統的精度需求。

一般來說，鏡頭出廠時會進行一些相關測試，可以獲取到一組入射角度與畸變量相關關系的數據。通過該數據，結合DMD微鏡陣列和待曝光圖像之間的映射關系，利用三次樣條插值算法可以精確的計算出每個像素點的畸變量，最終完成整幅圖像的預畸變處理，提高投影后圖像的精度。

發明內容

為了克服上述現有技術中曝光鏡頭制造上的缺陷，本發明的目的是提供一種提出一種基于DMD的無掩模光刻技術中鏡頭畸變矯正方法，根據鏡頭出廠參數和光路的可逆性原理，計算圖像經過鏡頭投影產生的非線性畸變量，然后利用得到的畸變量，并結合圖像中像素點在所建立的圖像坐標系中的位置，求得畸變量在水平方向和垂直方向的投影，最后進行反向移位得到最終的預畸變圖像。用于對投影圖像進行方向預畸變處理，降低對DMD鏡頭精度的要求，從而降低光刻系統成本，可以用于在投影因鏡頭光學系統導致畸變的多種場合。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種無掩模光刻技術中的鏡頭畸變矯正方法，包括以下步驟：

步驟1、根據DMD微鏡的面積和圖像的尺寸，按照映射關系計算在DMD微鏡中圖像上每個像素點與中心點的距離a_ij；

1)建立以圖像的中心點作為原點，水平方向為x軸，垂直方向為y軸建立圖像坐標系xO₂y，然后計算像素點在圖像坐標系中的坐標(i，j)；

2)根據DMD微鏡面積與圖像尺寸之間的映射關系，即如果圖像進行完全投影，則在投影時圖像將等比變換為DMD微鏡的大小，因此利用像素點的位置計算出像素點與圖像中心的實際距離a_ij；

步驟2、根據鏡頭出廠參數計算得出鏡頭與DMD微鏡之間的水平距離b，然后結合第一步中得到的圖像上每個像素點與中心點的距離a_ij，然后利用反三角函數計算得出每個像素點與鏡頭光軸的夾角θ_ij；