一种激光旋转成像设备的制作方法

1.本技术涉及激光成像技术领域，尤其涉及一种激光旋转成像设备。


背景技术：

2.计算机直接成像技术可控制光源组件扫描曝光面上的感光涂层进行曝光，对曝光之后的感光涂层进行显影，生成所需的显影图像。相对于现有的掩膜曝光成像技术，激光成像技术无需制作掩膜，大大节约了生产成本，应用广泛。
3.现有的直接成像设备(例如申请号为：201310084860.3，其中的平面丝网印刷网版用激光直接制版装置)，其通过控制激光器组件在预设水平方向来回往复扫描曝光面的方式对待加工面进行曝光，每一次来回往复扫描需要通过定位来确定每一次扫描的像素行在水平方向的起点相同。一次生产过程中多次往复扫描，也就需要进行多次定位，若某一次定位不准就会影响曝光成像的精度。为此，有必要对直接成像方式进行改进。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种激光旋转成像设备，用于提高激光成像精度和设备散热性能。
5.本技术实施例提供了一种激光旋转成像设备，可包括：
6.旋转台、激光集成板以及控制器；
7.所述激光集成板中包含多颗激光器件，所述多颗激光器件分布在多条相交于中心点的径向线段上，且所述多颗激光器件与所述中心点的距离呈等差数列分布；
8.所述旋转台与所述激光集成板相对设置，且所述旋转台与所述激光集成板可绕垂直穿过所述中心点的中心轴相对旋转；
9.在旋转过程中，所述控制器用于检测激光器件的光斑在所述旋转台的曝光面上光斑投影点的实时位置，当光斑投影点实时位置与所述曝光面上划定的像素曝光点的位置一致时，点亮对应的激光器件对曝光面上像素曝光点进行曝光。
10.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中，同一条所述径向线段上的激光器件之间的间距相等。
11.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中，所述多颗激光器件分布在三条相交于中心点的径向线段上。
12.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中，所述多颗激光器件分布在四条相交于中心点的径向线段上。
13.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中，所述多颗激光器件分布在十二条相交于中心点的径向线段上。
14.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中，所述旋转台绕中心轴旋转，所述激光集成板与所述中心轴相对静止。
15.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中，所述激光集成板绕中心轴旋
转，所述旋转台与所述中心轴相对静止。
16.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中，所述旋转台上设置有多个凹形孔，每个凹形孔中安装有平整度调节机构，所述平整度调节机构用于调整的加工件上曝光面的平整度。
17.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中，所述旋转台通过负压吸附的方式固定加工件。
18.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中的激光旋转成像设备，还可以包括：位移编码器；所述位移编码器包含移动部件和固定部件，所述固定部件安装在所述旋转台上；所述移动部件与所述激光集成板相对固定，用于在旋转过程中检测所述旋转台上标定点的相对实时位置。
19.从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
20.第一方面，旋转激光成像设备采用单一方向旋转的方式旋转加工件上的曝光面，激光器件在旋转过程中即可覆盖扫描曝光面，无需将激光在曝光面上进行水平方向往复移动扫描，进而无需进行反复定位，避免了定位误差，提高了激光成像的精度。
21.第二方面，激光器件分散分布在多条相交于中心点的径向线段上，相对于单条直线分布，增加了排序相邻的激光器件之间的空间距离，有利于激光器以及相关供电电路的散热性能，进而提高设备的稳定性。同时，激光器件分别呈直线分布，便于对直线上的激光器位置进行集中质检，提高了质检效率。
22.第三方面，同一条径向线段上分布的激光器件可以采用发光芯片和微透镜阵列封装的形式实现，大大缩小了单个发光单元之间的间距，提高了单位空间内发光单元排布的密度，提高了可扫描成像的图像分辨率上限。
附图说明
23.图1为本技术实施例中激光旋转成像设备中的旋转台与激光集成板的相对位置示意图；
24.图2为本技术实施例中的激光集成板上的激光器呈三条径向线段分布示意图；
25.图3为本技术实施例中激光集成板上的激光器呈三条径向线段分布时光斑投影点的扫描轨迹示意图；
26.图4为本技术实施例中的激光集成板上的激光器呈十二条径向线段分布示意图；
27.图5为本技术实施例中激光集成板上的激光器呈十二条径向线段分布时光斑投影点的扫描轨迹示意图示意图。
28.图6为现有技术中的常规半导体激光器结构示意图。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
30.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中，术语“中心”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.为了便于理解，下面对本技术实施例中的具体流程进行描述，请参阅图1，本技术实施例中一种激光旋转成像设备的一个实施例可包括：旋转台10、激光集成板20以及控制器(未示出)。
33.如图1所示，激光集成板20中包含多颗激光器件201，这些激光器201分布在多条相交于中心点o的径向线段上，且这些激光器201与中心点o的距离呈等差数列分布。具体的，该等差数列的等差数值可以根据所需成像的分辨率进行设置，像素分辨率越高，该等差数值越小。例如，对于分辨率为1270dpi的图像其对应的等差数值在20微米左右，而对于分辨率为2540dpi的图像其对应的等差数值在10微米左右。
34.考虑到激光器与中心点o之间的间距差值为微米级，若激光器采用同一直线分布，则激光器件之间的散热效果必受影响，因此本技术中的激光集成板20中包含多颗激光器件201可以分布在两条及以上的径向线段上，可以是三条(图2所示)、四条、六条、十二条(图4所示)等，各条径向线段之间的夹角不小于5度。
35.可以预见的是，激光器件分布的直线越多，激光器约分散，其散热效果越好。具体激光器件分布的径向线段数量可以根据激光功率及散热条件进行设置，此处不做限定。
36.在确定径向线段的数量之后，为进一步提高均匀散热效果，可以将与中心点o的距离符合等差数列分布的激光器件进行排序，然后按照排序依次循环排布在各条直线上。例如，当采用三条直线时，将序号为1、4、7、10、13
…
的激光器排布在第一径向线段，将2、5、8、11、14
…
的激光器排布在第二径向线段，将3、6、9、12、15
…
的激光器排布在第三径向线段。采用上述排列方式可以最大限度保障相邻序号的激光器件之间的距离最大化，且保障同一条径向线段上的激光器件之间的间距相等，便于质检。
37.需要说明的是，本技术中的激光器件201可以是包含金属管帽、金属管座等支撑结构的常规半导体激光器(如图6所示，单颗激光器的直径达数千微米)，激光器件201也可以是直接由发光芯片(如图1中的laser diode，ld芯片)和微透镜阵列(用于激光聚焦)封装而成的激光集成器件中的一个发光单元。例如，激光集成器件可以包含位于同一条径向线段上激光器件201(相当于单个发光单元)，单个发光单元的间距可缩小至数十微米(例如20微米、30微米等)。示例性的，若设置12条径向直线，且等差数列的等差数值为10微米时，同一
条径向线段上的相邻激光器件201之间的间距为120微米，完全符合相关技术中的激光集成器件中发光单元的排布密度的限定。
38.旋转台10与激光集成板20相对设置，以使得激光集成板上的激光器发出的激光可以照射(优选为垂直照射，倾斜照射也可)到该旋转台10上的曝光面。其中，该曝光面是由一个加工件或多个加工件的表面涂覆的光敏或热敏涂层组成。此外，该旋转台10与激光集成板20可绕垂直穿过中心点o的中心轴l相对旋转，以使得每颗激光器件的光斑在曝光面上光斑投影点在该曝光面上的旋转一周形成的圆环轨迹不重叠。示例性的，当激光集成板上的激光器件分布在三条径向线段上时，激光的光斑投影点可以形成如图3所示的扫描轨迹；当激光集成板上的激光器件分布在十二条径向线段上时，激光的光斑投影点可以形成如图5所示的扫描轨迹。
39.具体的相对旋转过程，可以是旋转台10绕中心轴l旋转，而激光集成板20与中心轴l相对静止；也可以是激光集成板20绕中心轴l旋转，旋转台10与中心轴l相对静止。示例性的，旋转台10可以采用辊传动或齿轮传动结构驱动全部或部分台面旋转，以带动加工件围绕旋转中心轴旋转，具体结构此处不做限定。
40.旋转台10与激光集成板20在旋转过程中，控制器可以检测激光器件的光斑在旋转台10的曝光面上光斑投影点的实时位置，当光斑投影点实时位置与曝光面上划定的像素曝光点的位置一致时，点亮对应的激光器件对曝光面上像素曝光点进行曝光。
41.其中，本技术中的控制器在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit，cpu)、微处理器或其他数据处理芯片(例如fpga、plc等)，可以运行存储器中存储的程序代码或处理数据，执行计算机程序等，以实现设置的功能，具体的实现方式本技术不做限定。
42.本技术中的成像流程如下：控制器可先获取加工件上所需曝光的像素曝光点的位置分布信息，例如采用光栅图像处理器rip对所需扫描成像的原始图像进行处理成二值点阵图像，其中，像素曝光点是指二值点阵图像中包含的两类像素点中指定的任一种。如此即可得到所需曝光的像素曝光点的位置分布信息(可以是像素曝光点在直角坐标系中的位置分布，也可以是转换成极坐标系中的位置分布)，具体rip处理和直角坐标系到极坐标系的位置转换为现有技术此处不做赘述。此后，控制器可以实时获取光斑在旋转台的曝光面上光斑投影点的实时位置，当光斑投影点的实时位置与曝光面上像素曝光点的位置一致时，控制对应位置的激光器点亮以完成像素曝光点的曝光。
43.由以上公开内容可知，本技术实施例中，旋转激光成像设备采用单一方向旋转的方式旋转加工件上的曝光面，激光器件在旋转过程中即可覆盖扫描曝光面，无需将激光在曝光面上进行水平方向往复移动扫描，进而无需进行反复定位，避免了定位误差，提高了激光成像的精度。
44.同时，激光器件分散分布在多条相交于中心点的径向线段上，相对于单条直线分布，增加了排序相邻的激光器件之间的空间距离，有利于激光器以及相关供电电路的散热性能，提高设备的稳定性。
45.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中可以采用位移编码器实时获取激光器件的光斑在曝光面上光斑投影点的实时位置。该位移编码器可以包含移动部件和固定部件，固定部件可安装在旋转台上，移动部件可设置在激光集成板的安装结构上，与激
光集成板保持相对固定。具体的，位移编码器可以是光栅位移传感器，包含标尺光栅(固定部件)和光栅读数头(移动部件)；位移编码器还可以是磁栅式传感器包含磁栅基尺(固定部件)和磁栅读数头(移动部件)。旋转过程中，位移编码器的标尺光栅(或磁栅基尺)可以跟随旋转台旋转，光栅读数头可以读取到旋转台上的标定点相对旋转的角度，进而可以转换为各颗激光器件在极坐标系中的相对于极轴的夹角，结合各个激光器件在曝光面上的各个光斑与中心点(即极坐标系中的极点)的距离rn即可标识除各颗激光器件的光斑在极坐标系中坐标，该坐标即可标识激光器件的光斑投影点的实时位置(也就是点亮激光器之后激光可照射的实时位置)。
46.需要说明的是，上述采用位移编码器获取旋转台旋转的角度的方式仅仅是示例性的，本技术实施例中，还可以直接基于驱动旋转台的电动机的控制脉冲信号计算旋转台旋转的角度，进而可以转换为各颗激光器件在极坐标系中的相对于极轴的夹角，还可以采用其他传感器测量旋转台旋转的角度，具体实施方式此处不做限定。
47.可选的，作为一种可能的实施方式，旋转台10的表面上还可以设置有多个凹形孔(可以是圆形、长方形、正多边形等)。优选的，为了保障固定的稳定性，加工件的曝光面的面积不大于凹形孔的切面面积。每个凹形孔101中安装有平整度调节机构(通过倾角传感器检测加工件的平整度，若平整度不符合要求则进行机械调整直至符合要求为止)，每个平整度调节机构可以单独固定加工件，并通过电机调整曝光面与绝对水平面之间的夹角的方式调节加工件上曝光面的平整度(曝光面与预设水平面之间的夹角越小平整度越好，优选预设水平面与激光器出射激光方向垂直)。本技术实施例中的激光旋转成像设备可以实现每个加工件平整度的独立调节，单次加工多个工件时，可以避免因平整度不符合要求而导致多个加工件均受影响的情况，提高了良品率。
48.以上所公开的内容，仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。