專利名稱：利用發(fā)光二極管單片陣列來(lái)提供高分辨率圖像的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)的實(shí)施例涉及利用發(fā)光二極管(LED)的多個(gè)大規(guī)?？蓡为?dú)尋址單片陣列在可以涂覆在基板上的感光材料上高速成像高分辨率圖像。
背景技術(shù)：
在涂覆到各種基板上的感光材料上的高分辨率成像被用于諸如制造半導(dǎo)體器件、 印刷電路板以及膠印(offset printing)的制造工藝中。在這種制造工藝中，感光材料可以按生成希望圖像的方式被暴露，即，在采取附加步驟時(shí)，在暴露區(qū)域和非暴露區(qū)域的感光材料中產(chǎn)生可用差異。接著，可以將該差異用于提高制作工藝。作為一示例，在膠印中，所使用的金屬板可以具有在憎水區(qū)與親水區(qū)之間有區(qū)別的表面。該板接著可以暴露于水。憎水區(qū)排斥水，親水區(qū)不排斥水。當(dāng)該板與墨水相接觸時(shí)，墨水被沒(méi)有水的區(qū)域吸收。接著，可以將這種墨水圖案間接地轉(zhuǎn)印至紙，由此生成印刷紙。在這些基板上創(chuàng)建圖像的方法在過(guò)去幾十年間已經(jīng)從通過(guò)透鏡將照明圖像投影到基板上發(fā)展成使用激光器和復(fù)雜昂貴的機(jī)構(gòu)來(lái)掃描基板表面。所有已知成像方法所共同的是，如果解決方案要考慮實(shí)際成本，則速度受到約束
發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)的實(shí)施例提供了一種用于高速且成本合算的成像的方法。本公開(kāi)的實(shí)施例提供了用于改變光源或使光源適應(yīng)基板的光譜靈敏度的方法和
直ο而且，本公開(kāi)的實(shí)施例提供了用于按提供高速高分辨率成像所需的精度、準(zhǔn)確度以及分辨率的方式在基板上傳送成像機(jī)構(gòu)的方法和裝置。本公開(kāi)的實(shí)施例另外地提供了通過(guò)利用電壓和電流特性來(lái)控制發(fā)光二極管的光強(qiáng)的方法和裝置。本公開(kāi)的實(shí)施例還提供了按與總體成像需求一致的速度分別控制單片發(fā)光二極管陣列中的每一個(gè)光的方法和裝置。根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，提供了一種方法和裝置，該方法和裝置用于制造可單獨(dú)尋址的發(fā)光二極管的大規(guī)模單片陣列，裝配多個(gè)這種可單獨(dú)尋址的發(fā)光二極管的大規(guī)模單片
5陣列，分別控制每一個(gè)發(fā)光二極管，以及按實(shí)現(xiàn)大量分別控制的發(fā)光二極管所需的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性的方式裝配發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管接著可以利用投影光學(xué)系統(tǒng)聚焦到感光表面上。另外，提供了沿彼此正交的兩個(gè)軸相對(duì)于感光表面移動(dòng)上述成像系統(tǒng)，由此暴露該感光表面的方法和裝置。在此描述的方法確保由所述方法和裝置生產(chǎn)的像素的準(zhǔn)確度和密度，該密度導(dǎo)致本公開(kāi)實(shí)施例中所設(shè)想的應(yīng)用的成像系統(tǒng)所需的成像速度和質(zhì)量。


參照結(jié)合附圖的下列描述，可以最佳地理解本發(fā)明，以及進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)，在若干圖中，相同標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)相同部件，在圖中圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例的陣列形式的單獨(dú)的發(fā)光二極管部件的圖案。圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例的形成大規(guī)模陣列的發(fā)光二極管的布置的詳細(xì)俯視布局圖。圖3例示了根據(jù)一示例性實(shí)施例的印刷電路板(PCB)上的陣列和控制電子器件的平面圖。圖4示出了根據(jù)一示例性實(shí)施例的PCB上的焊接焊盤(pán)的陣列和焊接焊盤(pán)的布局。圖5描繪了根據(jù)一示例性實(shí)施例的成像構(gòu)件的布置的側(cè)視圖。圖6描繪了根據(jù)一示例性實(shí)施例的用于支持感光涂覆材料的裝置和針對(duì)兩個(gè)軸的傳送組件的平面圖。圖7是描繪根據(jù)一示例性實(shí)施例的數(shù)據(jù)和控制信息管理的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式本公開(kāi)描述了一種應(yīng)用制造發(fā)光二極管的技術(shù)，按與多個(gè)陣列(優(yōu)選為直線的， 但不限于此)的構(gòu)件兼容的圖案將這種陣列制造成一個(gè)大規(guī)模陣列的方法。而且，每一個(gè)陣列可以處于不同基板上，并且利用不同的工藝，以實(shí)現(xiàn)不同程度的效率和波長(zhǎng)。制造發(fā)光二極管可以包括選擇材料，以用于為獲得目標(biāo)波長(zhǎng)所希望的帶隙能量。 本公開(kāi)的實(shí)施例獨(dú)立于潛在的半導(dǎo)體技術(shù)或用于制造發(fā)光二極管的方法。在此提供的公開(kāi)應(yīng)用于任何形式的發(fā)光二極管的制造。在半導(dǎo)體制造工藝中，高純度晶體晶片可以暴露于特定雜質(zhì)，以構(gòu)建形成所需器件的不同區(qū)域。這些區(qū)域的圖案可以通過(guò)選擇性蝕刻、淀積以及擴(kuò)散工序形成。選擇性蝕刻可以通過(guò)利用光致抗蝕材料反復(fù)涂覆晶體表面而進(jìn)行。該光致抗蝕材料接著可以利用與光致抗蝕材料的靈敏性相匹配的波長(zhǎng)的光(例如，紫外線)暴露于承載在玻璃上的希望圖案(稱作掩模)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，發(fā)光二極管可以按交錯(cuò)方式設(shè)置，以使發(fā)光二極管排列成交替的列。這樣可以使得相鄰發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)之間的間隙有助于半導(dǎo)體制造工藝。相鄰發(fā)光二極管之間的間隙對(duì)將該陣列用于高分辨率成像提出了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)今，由于相鄰發(fā)光二極管僅沿正交軸而非垂直軸相鄰，因而，常規(guī)成像方法可能導(dǎo)致成像困難。根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可以將本方法和裝置用于使相鄰發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)看上去相鄰，由此生成虛擬的大規(guī)模直線陣列光。
圖1是陣列形式的單獨(dú)的發(fā)光二極管部件的圖案，示出了具有尺寸為mXn (其中， mn)的方形構(gòu)造的多個(gè)部件。其中，m是LED部件的希望寬度，而η是LED部件的希望高度。 根據(jù)一些實(shí)施例，可以存在兩行部件，這兩行部件彼此平行并且相距已知距離，該距離優(yōu)選為部件的寬度m的整數(shù)倍，S卩，lXm，其中，1是正的非零整數(shù)，而m是所述尺寸。垂直間隔可以等于部件的高度(η)。部件的數(shù)量可以根據(jù)晶片的大小和應(yīng)用來(lái)改變?！M掩?？梢远x在晶體晶片上創(chuàng)建的器件的圖案。因而，可以構(gòu)建形成大規(guī)模陣列的單獨(dú)部件的發(fā)光二極管的圖案，其中每一個(gè)部件都可單獨(dú)控制。根據(jù)一些實(shí)施例， 單獨(dú)發(fā)光二極管部件可以作為尺寸為mXn(其中，mn)的方形形成兩列，這兩列沿垂直方向 (高度)以距離η隔開(kāi)，并且沿水平方向(寬度)以距離IXm隔開(kāi)，其中，1是非零正整數(shù)。 如圖1所示，LED部件102a-102e可以按空間106b中所示垂直距離η隔開(kāi)。該垂直距離η 可以等于如106a和106c中所示LED部件102a_102e的高度。LED部件102a_102e可以按如空間108所示的水平距離IXm隔開(kāi)。水平距離m可以等于如104所示LED部件102a-102e 的寬度。根據(jù)一示例性實(shí)施例，該尺寸可以是mn20微米并且1 = 4，而陣列中的部件數(shù)為 2048，兩列中每一列為1024個(gè)。如圖1示出，LED 102a和102b可以是第一列中的LED，而LED102c、102d以及102e 可以是第二列中的LED。兩列的交錯(cuò)布置導(dǎo)致一列(例如，106b)中任何兩個(gè)發(fā)光二極管之間的空間與相鄰列(106a)中的一個(gè)發(fā)光二極管對(duì)準(zhǔn)。該交錯(cuò)圖案可以有助于晶片制造。如上所述，這可能對(duì)成像提出了挑戰(zhàn)。根據(jù)一些實(shí)施例，激活的定時(shí)可以取決于發(fā)光二極管所屬于的行。這兩個(gè)行可以按感光器看到一個(gè)行中的光的方式來(lái)激活。下面，參照?qǐng)D6，對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)討論。圖2是形成大規(guī)模陣列的發(fā)光二極管的布置的詳細(xì)俯視布局圖。每一列中的部件總數(shù)可以根據(jù)制造工藝的產(chǎn)率曲線來(lái)確定。每一個(gè)二極管部件204被示出具有路由至焊接焊盤(pán)或觸點(diǎn)焊盤(pán)202的導(dǎo)體206。焊接焊盤(pán)202的大小可以由封裝技術(shù)確定。每一個(gè)發(fā)光二極管部件分別連接至一個(gè)焊接焊盤(pán)，以用于將該部件導(dǎo)線焊接至電子器件構(gòu)件，由此提供了單獨(dú)且分離地控制每一個(gè)發(fā)光二極管的方法。該陣列中的部件數(shù)可以由制造工藝限制。熟悉目前半導(dǎo)體制造技術(shù)的人應(yīng)當(dāng)清楚，單一晶片將生成在它們的特性上具有非常小的分散(spread)的器件。因而，作為晶片一部分的發(fā)光二極管陣列將具有針對(duì)相等電流發(fā)射相等光強(qiáng)的光的發(fā)光二極管，并且可以在正向電流與正向電壓之間具有相同關(guān)系。 該陣列的發(fā)光二極管在本公開(kāi)所預(yù)想的應(yīng)用的需求內(nèi)可以具有類似光束(beam)結(jié)構(gòu)。由于半導(dǎo)體晶體晶片的高純度和制造工藝的一致性，因而，發(fā)光二極管陣列可以具有圖形領(lǐng)域和高質(zhì)量高分辨率高準(zhǔn)確度應(yīng)用所需的同質(zhì)性。上述布置在恰當(dāng)?shù)乜刂茣r(shí)并且如下進(jìn)一步所述，在像平面上生成像素的垂直線。該構(gòu)件中每一個(gè)陣列的定位可能需要高精度放置，其可以利用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體掩模對(duì)準(zhǔn)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些陣列的示例性實(shí)施例包含最小256個(gè)LED，并且可包含晶片大小允許的任何數(shù)量。晶片的限制可以根據(jù)可用晶體晶片大小來(lái)確定。根據(jù)一些實(shí)施例，這些陣列可以具有兩行，每一行1024個(gè)LED部件。
7
圖3例示了根據(jù)一示例性實(shí)施例的印刷電路板(PCB)302上的陣列和控制電子器件的平面圖。PCB 302可以承載如圖3的框圖所示的電子器件。電子器件可以接收來(lái)自遠(yuǎn)程源 (例如，經(jīng)由數(shù)據(jù)連接器304連接的計(jì)算機(jī))的數(shù)據(jù)和控制信息。示例性控制信息可以包括所需光強(qiáng)、表示發(fā)光二極管的表，以及發(fā)光二極管的正向電流與光強(qiáng)特性，等等。電源連接器306可以連接至電源線或其它電源。該數(shù)據(jù)和控制信息可以經(jīng)由數(shù)據(jù)連接器304通過(guò)嵌入PCB中的一個(gè)或多個(gè)電路 (例如，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA) 308)接收。通過(guò)FPGA 308或其它電路接收的數(shù)據(jù)可以基于先進(jìn)先出的原則傳遞到移位寄存器上并接著傳遞至驅(qū)動(dòng)電子器件。例如，數(shù)據(jù)通過(guò)FPGA 308接收并接著傳遞至一個(gè)或多個(gè)復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD) 310a、310b、310c以及310d。 復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD) 310a、310b、310c以及310d中的每一個(gè)可負(fù)責(zé)LED部件的一個(gè)子集(例如，每一個(gè)CPLD負(fù)責(zé)512個(gè)LED部件)?？梢酝ㄟ^(guò)一種或多種方法和/或組件將控制信息用于控制LED布置314的發(fā)光二極管中的光強(qiáng)。還可以將控制信息用于設(shè)置針對(duì)定時(shí)和控制電子器件的參數(shù)。由于陣列內(nèi)的發(fā)光二極管同時(shí)形成在晶片上，因而光強(qiáng)與電流的關(guān)系可以完全處于本公開(kāi)所設(shè)想的應(yīng)用所容忍的變化范圍內(nèi)。因此，為控制一個(gè)單片陣列內(nèi)的發(fā)光二極管的光強(qiáng)，根據(jù)一些實(shí)施例，可以使用可編程電壓源(例如，可編程電壓源(PVS)312)。通過(guò)利用可編程電壓源改變施加至發(fā)光二極管的電壓，可以改變到陣列中的二極管的電流，并由此可以改變二極管發(fā)射的光強(qiáng)。驅(qū)動(dòng)電子器件可以包含用于保持陣列的電流與光強(qiáng)的關(guān)系的存儲(chǔ)部(例如，非易失性存儲(chǔ)部，如保持其內(nèi)容而不管電力的可用性的處理器非易失性存儲(chǔ)器)。根據(jù)一些實(shí)施例，CPLD 310a.310b.310c以及310d可以存儲(chǔ)LED裝置的一個(gè)或多個(gè)子集的電流與光強(qiáng)比率數(shù)據(jù)。例如，CPLD 310a可以存儲(chǔ)并利用陣列中的LED部件 0-511的電流與光強(qiáng)比率數(shù)據(jù)，CPLD310b可以存儲(chǔ)并利用陣列中的LED部件512-1023的電流與光強(qiáng)比率數(shù)據(jù)，CPLD 310c可以存儲(chǔ)并利用陣列中的LED部件1024-1535的電流與光強(qiáng)比率數(shù)據(jù)，而CPLD 310d可以存儲(chǔ)并利用陣列中的LED部件1536-2048的電流與光強(qiáng)比率數(shù)據(jù)。如上所述的光強(qiáng)控制可以被用于在用于形成如上所述密集陣列的兩個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管陣列中生成相等光強(qiáng)。分別控制每一個(gè)發(fā)光二極管部件中的光強(qiáng)還可以利用通過(guò)每一個(gè)LED部件的電流的脈沖寬度調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。該脈沖寬度調(diào)制可以通過(guò)使用可以作為嵌入式處理器的一部分的非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)表來(lái)實(shí)現(xiàn)。該數(shù)據(jù)表可以在其中可以通過(guò)安裝在裝置中的檢測(cè)集成能量傳感器(例如，感光器)來(lái)測(cè)量光強(qiáng)的初始校準(zhǔn)時(shí)段期間構(gòu)建。為校準(zhǔn)陣列的部件，每一個(gè)發(fā)光二極管部件可以一次一個(gè)地接通，并且可以獲取來(lái)自能量傳感器的讀數(shù)。接著可以將來(lái)自能量傳感器的讀數(shù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。接著，可以將每一個(gè)部件一個(gè)的這些值用于計(jì)算校正不均勻性所需的脈沖寬度調(diào)制時(shí)段。接著，可以將該數(shù)據(jù)傳遞至適當(dāng)?shù)目刂齐娮悠骷沟卯?dāng)接通發(fā)光二極管時(shí)，它們根據(jù)從非易失性存儲(chǔ)器傳遞至該控制電子器件(例如，CPLD)的該脈沖寬度定義來(lái)斷開(kāi)。由于不同的感光器對(duì)于光強(qiáng)的不同而具有不同靈敏度，因而可以使用一種或兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)希望的光強(qiáng)的均勻性。
在其它實(shí)施例中，為增加從發(fā)光二極管捕捉光的效率，可以使用微透鏡陣列。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一變型例可以在每一個(gè)復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)中使用更高程度的驅(qū)動(dòng)器。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以使用專用模擬集成電路來(lái)驅(qū)動(dòng)每一個(gè)發(fā)光二極管的特定電流控制。圖4示出了具有焊接焊盤(pán)的陣列和PCB上的焊接焊盤(pán)的布局。根據(jù)一些實(shí)施例的， 圖4所示的成像系統(tǒng)能夠在感光表面上成像2048個(gè)點(diǎn)。在其它實(shí)施例中，該數(shù)字可以增加到k倍，其中，k也可以增加或減小。如圖所示，k可以等于一。如圖4所示，PCB 408可以包含LED 204a至204n。LED可以通過(guò)連接器連接至焊接焊盤(pán)202a、202b、202c以及202η。 焊接焊盤(pán)202a可以操作性地連接至焊接焊盤(pán)402a。焊接焊盤(pán)202b可以操作性地連接至焊接焊盤(pán)402b。焊接焊盤(pán)202c可以操作性地連接至焊接焊盤(pán)402c。焊接焊盤(pán)202η可以操作性地連接至焊接焊盤(pán)402η。電子器件404可以連接至焊接焊盤(pán)402a和焊接焊盤(pán)402c。 電子器件406可以連接至焊接焊盤(pán)402b和焊接焊盤(pán)402η。圖5描繪了成像構(gòu)件502的布置的側(cè)視圖。LED陣列514可以安裝在銅塊522上， 其還可以承載包含電子器件506和510的PCB。接著，可以將該構(gòu)件包圍在一個(gè)端部處安裝有投影透鏡516的鋁或銅外殼504中。接著，可以用惰性氣體來(lái)代替空氣密封該外殼504。 在外殼外部上設(shè)置有用于電力、數(shù)據(jù)以及控制信號(hào)的出口(例如，出口 512)。如果希望液體冷卻，則可以設(shè)置附加出口?？梢栽阢~基部522上安裝發(fā)光二極管的大規(guī)?？蓡为?dú)尋址陣列514。接著，可以將該銅基部522安裝在Peltier冷卻器524上，以提供對(duì)該裝置的熱管理。Peltier冷卻器524接著可以經(jīng)由由電子器件、溫度傳感器以及Peltier冷卻器本身構(gòu)成的反饋回路來(lái)控制。發(fā)光二極管的大規(guī)模可單獨(dú)尋址陣列514可以經(jīng)由透鏡516將LED發(fā)射投影到成像表面518上。可以使用各種成像比率。如圖5中光軸520所描繪的，根據(jù)一示例性實(shí)施例， 可以使用一對(duì)一比率。盡管描繪了單一復(fù)雜透鏡，但根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可以設(shè)置多個(gè)微透鏡(例如，透鏡陣列和/或每一個(gè)LED部件一個(gè)透鏡)。圖6描繪了用于支持感光涂覆材料的裝置和針對(duì)兩個(gè)軸的傳送組件的平面圖。如圖6所示，成像裝置600可以包含支承體612a和612b，其可以在成像表面620上方支承包含透鏡604的成像構(gòu)件602和外殼606。根據(jù)一些實(shí)施例，成像構(gòu)件602可以包含如上參照?qǐng)D 5討論的一個(gè)或多個(gè)組件(例如，發(fā)光二極管的大規(guī)?？蓡为?dú)尋址陣列514)。包含在成像構(gòu)件602中的陣列可以平行于成像表面620和透鏡604。成像構(gòu)件602可以安裝在可以允許沿X軸移動(dòng)的軌道624上。編碼器條610可以在軌道624上橫跨成像構(gòu)件602的移動(dòng)范圍延伸(rim)。編碼器條610可以向編碼器讀取頭608提供X軸位置指示器(例如，磁性的、 光學(xué)的，等)。成像構(gòu)件602可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)伺服機(jī)械裝置(例如，直線電動(dòng)機(jī))沿軌道624移動(dòng)。如圖6進(jìn)一步示出，614a和614b可以是直線軌道626a中的軸承(bearing)。 直線軌道626b可以包含軸承614c和614d。直線軌道626a和626b可以允許成像構(gòu)件602 沿Y軸運(yùn)動(dòng)。編碼器讀取頭616可以從編碼器條618接收Y軸位置指示符。投影透鏡604可以被選擇成以希望縮小率投影圖像，以實(shí)現(xiàn)希望的可尋址性和分辨率。根據(jù)一些實(shí)施例，成像表面620可以是通過(guò)保持成像表面剛性來(lái)促進(jìn)成像的真空系統(tǒng)的一部分。接著，可以將成像構(gòu)件安裝在如圖6所示的雙軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上，其中，感光材料及其基板在平臺(tái)(例如，成像表面620)上。在這個(gè)實(shí)施例中，感光材料可以不移動(dòng)，成像系統(tǒng)沿兩個(gè)軸移動(dòng)。第一運(yùn)動(dòng)可以橫跨感光材料，在本領(lǐng)域稱為快速掃描；第二運(yùn)動(dòng)可以正交于該第一運(yùn)動(dòng)，稱為慢速掃描，接著，成像系統(tǒng)可以反轉(zhuǎn)方向。每一次快速掃描可以允許成像系統(tǒng)完全橫跨感光材料，并且成像系統(tǒng)可以剛好正交地移動(dòng)使一次掃描的最后的發(fā)光二極管部件與第二次掃描的第一個(gè)部件相鄰所需的距離。這種準(zhǔn)確度可通過(guò)上述直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。掃描之間的發(fā)光二極管的相鄰度可以等于一次掃描內(nèi)的發(fā)光二極管的相鄰度。該雙軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以通過(guò)在兩個(gè)軸上具有極高分辨率線性編碼器和DC直線電動(dòng)機(jī)的雙軸伺服系統(tǒng)來(lái)控制發(fā)光二極管。該直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)加速度和高分辨率以及極高速控制發(fā)光二極管。這些屬性可以提供高質(zhì)量的成像系統(tǒng)，以供在優(yōu)選實(shí)施例設(shè)想的應(yīng)用中使用。在成像系統(tǒng)橫跨感光材料運(yùn)動(dòng)期間，發(fā)光二極管可以通過(guò)存儲(chǔ)在CPLD中的數(shù)據(jù)來(lái)激活。激活的定時(shí)可以取決于發(fā)光二極管所屬于的行。在總系統(tǒng)開(kāi)始使用的初始階段期間，可使用軟件來(lái)調(diào)節(jié)激活每一個(gè)陣列中兩行發(fā)光二極管的關(guān)系。該軟件可以使用來(lái)自直線電動(dòng)機(jī)的線性編碼器的編碼器信號(hào)，以導(dǎo)出確保按感光器看到一行中的光的方式激活該兩個(gè)行的信號(hào)。這可以通過(guò)在不同時(shí)間激發(fā)陣列中的兩列LED來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得激發(fā)每一個(gè)列都隨著該特定列處于成像表面上的相同點(diǎn)上而發(fā)生。當(dāng)快速掃描到達(dá)其行進(jìn)末端時(shí)，伺服系統(tǒng)可以反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)其正交地推進(jìn)快速掃描機(jī)構(gòu)(例如，按精確地等于P * q * r的距離推進(jìn)，其中，ρ是LED陣列中的部件數(shù)，q是感光器上的投影部件的節(jié)距，而r是成像構(gòu)件中的LED陣列的數(shù)量)。但根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，針對(duì)特定應(yīng)用(在針對(duì)報(bào)紙應(yīng)用的光敏聚合物板上成像)的距離可以是2048 女 20 女 4 = 163840 微米或 163. 84mm。所使用的快速掃描的次數(shù)可以取決于感光材料的總長(zhǎng)度和后續(xù)快速掃描之間的正交距離的比率。圖7是描繪根據(jù)示例性實(shí)施例的數(shù)據(jù)和控制信息管理的系統(tǒng)框圖。數(shù)據(jù)和控制信息可以在數(shù)據(jù)收發(fā)器處理器704處從可以創(chuàng)建要成像的光柵圖像的外部源接收。這個(gè)數(shù)據(jù)可以被發(fā)送至能夠緩沖該數(shù)據(jù)的FIFO移位寄存器708a、708b、708c以及708d，以使得隨著一組數(shù)據(jù)移出，下一組數(shù)據(jù)移入。該控制信息可以被用于設(shè)置電壓源706的電壓，并且設(shè)置針對(duì)定時(shí)和控制系統(tǒng)702的溫度和變量。定時(shí)和控制系統(tǒng)702響應(yīng)于所設(shè)置的變量和來(lái)自 XY運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的編碼器信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器710隨著成像構(gòu)件與編碼器(其表示成像構(gòu)件的物理位置)相關(guān)地移動(dòng)而被激活，并且同樣地，LED陣列部件712的位置與成像床上的感光器相關(guān)。盡管電壓源706被描繪為連接至驅(qū)動(dòng)器710d，應(yīng)當(dāng)明白，電壓源706可以連接至所有驅(qū)動(dòng)器710 (例如，驅(qū)動(dòng)器710a,710b,710c,以及710d)。還應(yīng)注意到，在此描述的軟件可以有形地在一個(gè)或多個(gè)物理介質(zhì)中具體實(shí)施，所述物理戒指如但不限于光盤(pán)(CD)、數(shù)字萬(wàn)用盤(pán)(DVD)、軟盤(pán)、硬盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器以及能夠存儲(chǔ)軟件的其它物理介質(zhì)、及其組合。而且，所述圖分離地例示了各種組件。各種組件執(zhí)行的所述功能可以由其它組件執(zhí)行，并且各種組件可以組合或分離。還可以進(jìn)行其它修改。在前述說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)參照附圖，對(duì)各種優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述。然而，應(yīng)當(dāng)明白， 在不脫離如下面權(quán)利要求書(shū)中闡述的本發(fā)明的更寬泛范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改變，并且可以實(shí)現(xiàn)附加實(shí)施例。本說(shuō)明書(shū)和附圖因此被視為是例示性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種提供高分辨率圖像的方法，該方法包括以下步驟設(shè)置可單獨(dú)尋址的發(fā)光二極管的陣列，該陣列由晶片制造；確定每一個(gè)發(fā)光二極管的光強(qiáng)；利用所確定的每一個(gè)發(fā)光二極管的光強(qiáng)來(lái)控制發(fā)光二極管發(fā)射，以在感光器上形成高分辨率圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述控制發(fā)光二極管發(fā)射包括基于測(cè)量的每一個(gè)發(fā)光二極管的光強(qiáng)來(lái)計(jì)算每一個(gè)發(fā)光二極管的脈沖寬度調(diào)制時(shí)段， 所計(jì)算的脈沖寬度調(diào)制時(shí)段被配置成校正一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的不均勻性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟存儲(chǔ)所計(jì)算的每一個(gè)發(fā)光二極管的脈沖寬度調(diào)制時(shí)段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟利用調(diào)整提供給所述陣列的電壓的可編程電壓源來(lái)控制所述陣列的發(fā)光二極管的光強(qiáng)，其中，對(duì)電壓的調(diào)整提供對(duì)于到所述陣列的發(fā)光二極管的電流的控制和對(duì)于發(fā)光二極管發(fā)射的光強(qiáng)的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟利用第一編碼器讀取頭和第一編碼器條，來(lái)調(diào)整在成像表面上方保持所述陣列的構(gòu)件沿X軸的運(yùn)動(dòng)，第一編碼器讀取頭的移動(dòng)與所述陣列沿X軸的移動(dòng)同步，并且所述第一編碼器條向所述第一編碼器讀取頭提供X軸位置指示符；和利用第二編碼器讀取頭和第二編碼器條，調(diào)整在成像表面上方保持所述陣列的所述構(gòu)件沿Y軸的運(yùn)動(dòng)，第二編碼器讀取頭的移動(dòng)與所述陣列沿Y軸的移動(dòng)同步，并且所述第二編碼器條向所述第二編碼器讀取頭提供Y軸位置指示符；其中，所述X軸位置指示符和所述Y軸位置指示符提供所述陣列在所述成像表面上的定位控制，以允許高分辨率成像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，X軸位置指示符和所述Y軸位置指示符被用于計(jì)算所述陣列的各個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)射定時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定每一個(gè)發(fā)光二極管的光強(qiáng)包括利用集成能量傳感器來(lái)測(cè)量每一個(gè)發(fā)光二極管的光強(qiáng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述集成能量傳感器是感光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述陣列由發(fā)光二極管的多個(gè)平行的列組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，發(fā)光二極管的多個(gè)列按交錯(cuò)圖案在晶片上排列，以使第一列中的任何兩個(gè)發(fā)光二極管之間的空間與第二相鄰列中的一個(gè)發(fā)光二極管對(duì)準(zhǔn)，所述交錯(cuò)圖案有助于所述晶片的制造。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，發(fā)光二極管的第一列和發(fā)光二極管的第二列的發(fā)射的定時(shí)和定位致使發(fā)光二極管的這兩列的發(fā)射對(duì)于與所述發(fā)光二極管的第一列和第二列相對(duì)的感光器顯現(xiàn)為單一列。
12.一種提供高分辨率圖像的裝置，該裝置包括由可單獨(dú)尋址的發(fā)光二極管形成的陣列，該陣列由晶片制造；集成能量傳感器，被配置成確定每一個(gè)發(fā)光二極管的光強(qiáng)；電子控制器，用于利用所確定的每一個(gè)發(fā)光二極管的光強(qiáng)來(lái)控制發(fā)光二極管發(fā)射，以在感光器上形成高分辨率圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述裝置還包括計(jì)算機(jī)處理器，被配置成基于所測(cè)量的每一個(gè)發(fā)光二極管的光強(qiáng)來(lái)計(jì)算每一個(gè)發(fā)光二極管的脈沖寬度調(diào)制時(shí)段，所計(jì)算的脈沖寬度調(diào)制時(shí)段被配置成校正一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的不均勻性。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，所述裝置還包括電子存儲(chǔ)部，用于存儲(chǔ)所計(jì)算的每一個(gè)發(fā)光二極管的脈沖寬度調(diào)制時(shí)段。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，所述裝置還包括可編程電壓源，用于控制所述陣列的發(fā)光二極管的光強(qiáng)，所述可編程電壓源調(diào)整提供給所述陣列的電壓，其中，電壓的調(diào)整提供對(duì)于到所述陣列的發(fā)光二極管的電流的控制和對(duì)發(fā)光二極管發(fā)射的光強(qiáng)的控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，所述裝置還包括第一編碼器讀取頭和第一編碼器條，該第一編碼器讀取頭和該第一編碼器條用于調(diào)整在成像表面上方保持所述陣列的構(gòu)件沿X軸的運(yùn)動(dòng)，第一編碼器讀取頭的移動(dòng)與所述陣列沿X軸的移動(dòng)同步，并且所述第一編碼器條向所述第一編碼器讀取頭提供X軸位置指示符； 禾口第二編碼器讀取頭和第二編碼器條，該第二編碼器讀取頭和該第二編碼器條調(diào)整在成像表面上保持所述陣列的構(gòu)件沿Y軸的運(yùn)動(dòng)，第二編碼器讀取頭的移動(dòng)與所述陣列沿Y軸的移動(dòng)同步，并且所述第二編碼器條向所述第二編碼器讀取頭提供Y軸位置指示符；處理器，被配置成使用所述X軸位置指示符和所述Y軸位置指示符提供所述陣列在所述成像表面上的定位控制，以允許高分辨率成像。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述處理器使用所述X軸位置指示符和所述Y 軸位置指示符計(jì)算所述陣列的各個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)射定時(shí)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，所述裝置還包括第一直線電動(dòng)機(jī)，該第一直線電動(dòng)機(jī)用于在所述成像表面上沿X軸移動(dòng)保持所述陣列的構(gòu)件；和第二直線電動(dòng)機(jī)，該第二直線電動(dòng)機(jī)用于在所述成像表面上沿Y軸移動(dòng)保持所述陣列的構(gòu)件，其中，所述直線電動(dòng)機(jī)由計(jì)算機(jī)處理器控制。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述陣列是可替換陣列。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述集成能量傳感器被用于確定每一個(gè)發(fā)光二極管的光強(qiáng)，以基于以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)來(lái)校準(zhǔn)每一個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)射所述陣列的替換；發(fā)光二極管的光強(qiáng)的周期性重新校準(zhǔn)；以及成像質(zhì)量的劣化的檢測(cè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，所述裝置還包括多個(gè)微透鏡，所述多個(gè)微透鏡被配置成收集來(lái)自發(fā)光二極管的光。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，所述裝置還包括由可單獨(dú)尋址的發(fā)光二極管形成的第二陣列，所述第二陣列由第二晶片制造。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述電子控制器包括復(fù)雜可編程邏輯器件 (CPLD) ο
24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，所述裝置還包括由可單獨(dú)尋址的發(fā)光二極管形成的一個(gè)或多個(gè)附加陣列，所述附加陣列由針對(duì)各附加陣列的附加晶片制造；和在成像表面上方保持多個(gè)陣列的構(gòu)件，所述構(gòu)件將所述多個(gè)陣列安裝在陶瓷基板上， 所述陶瓷基板被配置成在所述多個(gè)陣列的操作期間，減小所述多個(gè)陣列的尺寸的溫度相關(guān)變化。
25.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，所述裝置還包括由可單獨(dú)尋址的發(fā)光二極管形成的一個(gè)或多個(gè)附加陣列，所述附加陣列由針對(duì)每一個(gè)附加陣列的附加晶片制造；和Peltier冷卻器，該P(yáng)eltier冷卻器設(shè)置在閉環(huán)系統(tǒng)中，所述Peltier冷卻器被配置成在所述多個(gè)陣列的操作期間，減小所述多個(gè)陣列的尺寸的溫度相關(guān)變化；和在成像表面上方保持多個(gè)陣列的構(gòu)件，所述構(gòu)件將所述多個(gè)陣列安裝在銅基部上，所述銅基部安裝在所述Peltier冷卻器上。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，所述裝置還包括外殼，該外殼在所述成像表面上方保持所述構(gòu)件和至少一個(gè)透鏡，所述構(gòu)件被密封且充滿惰性氣體。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中，不同的陣列被配置成包含按不同波長(zhǎng)發(fā)射的LED。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用發(fā)光二極管單片陣列來(lái)提供高分辨率圖像的系統(tǒng)和方法。提供了一種方法和裝置，該方法和裝置用于制造可單獨(dú)尋址的發(fā)光二極管的大規(guī)模單片陣列，裝配可單獨(dú)尋址的發(fā)光二極管的多個(gè)這種大規(guī)模單片陣列，控制每一個(gè)單獨(dú)發(fā)光二極管，以及按這樣的方式裝配其，即，實(shí)現(xiàn)針對(duì)大量單獨(dú)控制的、接著可以利用投影光學(xué)系統(tǒng)聚焦到感光表面上的發(fā)光二極管的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。另外，提供了沿彼此正交的兩個(gè)軸與感光表面相對(duì)地移動(dòng)這樣描述的成像系統(tǒng)、由此暴露該感光表面的方法和裝置。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102461340SQ201080028348
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者N·克哈里德 申請(qǐng)人:4233999加拿大股份有限公司