CN101204851A - 光学建模装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种通过以光照射可光固化树脂顺序形成硬化层形成所希望形状的模型的光学建模装置。该装置包括发出用于在树脂上绘制的光束的第一光源，在树脂上扫描来自第一光源的光束扫描设备，发出一次照射树脂的一个固定区域的光的第二光源，和空间调制来自第二光源的光以便对树脂的指定区域进行全面曝光的空间光调制器。来自扫描设备的光束和来自空间光调制器的光形成每个硬化层。

Description

光学建模装置

对相关申请的交叉引用

本申请包含与2006年12月22日提交日本专利局的日本专利申请JP 2006-346577有关的主题，通过引用将其整个内容结合在此。

技术领域

本发明涉及一种光学建模装置，该光学建模装置通过对可光固化树脂诸如可紫外线固化树脂或类似物曝光以便形成硬化层，然后堆叠硬化层形成模型，形成所希望形状的树脂模型。

背景技术

近年来，一种称为快速原型制备的技术已经成为许多制造环境中关注的焦点。快速原型制备使用从CAD设备输入的三维形状数据建立目标形状的三维模型，而无需进行任何机加工或类似操作。

被称为快速原型技术的方法包括使用可紫外线固化树脂的光学建模、对热塑性树脂进行模压，并且对模压的热塑性树脂分层的熔凝沉积建模(FDM)、对粉末进行熔化、粘合和分层的选择性激光烧结(SLS)、对薄纸膜分层的层压对象制造(LOM)、排出粉末和有效的催化剂，并且对其分层的喷墨方法等。

已知的三维建模方法通过下面描述的处理流形成所希望的三维形状的模型。具体地，第一个步骤使用计算机等输入并且设计由作为三维设计系统的CAD设备创建的目标三维形状(三维形状数据)。

接着，将输入的CAD数据转换为STL格式或类似格式的指定的三维形状数据。确定放置模型的朝向(竖立的、倒转的、斜向的等)和分层方向。然后将模型在分层方向上将模型分片为厚度大约为0.1到0.2毫米的横截面，并且为每层创建横截面数据。

然后基于每层的横截面数据，每次一层地从最低层开始，并且逐步递增层次，通过改变材料诸如液体可光固化树脂、粉末树脂、金属粉末、蜡等的性质，可以生成三维模型。

具体地，使用液体可光固化树脂的情况作为例子，首先，在垂直于液体表面的方向上移动的移动平台上形成作为第一层的指定厚度的硬化层。接着，在将移动平台向下移动后，在第一硬化层上面形成指定厚度的另一个硬化层。以在第(n-1)个硬化层上面形成每个第n个硬化层的形式，在分层方向上连续形成附加的硬化层，从而生成三维模型。

以类似于上述的三维建模方法生成三维模型的建模装置可以容易地生成具有自由形态表面的三维形状或难以通过在使用机加工的三维建模方法中进行切割而产生的复杂结构。另外，通过不产生机加工中必然出现的工具磨损、噪音、振动、切割碎屑等的完全自动的处理，该建模方法可以生成所希望的三维形状(模型)。

为了将这类有用的三维建模技术应用于广泛的领域，例如，具有从几个毫米到几个厘米外部尺寸测量，以及几微米范围内的精确程度的高精度树脂造型的制造中，希望可以更高的分辨率和速度建模。

发明内容

然而，已知的三维建模方法和三维建模装置的精确程度，由于它们最初的使用目的，通常不会好于大约50微米。当例如进行将精度改进为几微米的努力时，需要大量的建模时间，并且难以生成大区域的模型。换言之，极难生成具有高分辨率的比较大的模型。

例如，使用诸如已知的可紫外线固化树脂等的可光固化树脂的建模装置，诸如日本专利申请公开号JP-A-5-77323，包括使用束扫描方法的建模装置和使用全面曝光方法的建模装置。

使用束扫描方法的建模装置具有使用从光源发出的光束，诸如激光束等的束扫描光学系统以便进行扫描。该光学系统通过基于上述的分片横截面形状数据，扫描可紫外线固化树脂并且每次一层地绘制所希望的形状，从而形成每个硬化层，然后堆积这些层。注意，束扫描方法是光栅扫描、向量扫描以及组合光栅向量扫描之一。光栅扫描，如图6A中所示，通过一次在一个方向上的往复线性扫描绘制横截面形状。向量扫描，如图6B中所示，以曲线进行扫描，以便降低平滑地绘制边缘部分(边界部分)的难度，这是光栅扫描的不足之处。组合光栅向量扫描，如图6C中所示，通过仅使用向量扫描绘制边缘部分，利用光栅扫描和向量扫描两者的长处。

使用上述的束扫描方法的建模装置可以通过修改系数，诸如使用的波长和透镜系统的配置以便将束的直径变窄，执行高分辨率建模。然而，存在对光源强度的限制，并且由于基本上以单个光束扫描绘制形状，需要极长的时间段，以便将比较大的区域暴露于光束下以便可以形成具有大的表面面积的硬化层。另外，在已知的建模装置中，光学系统的配置限制光束的扫描范围，这对大区域的硬化层的形成带来了限制。

使用全面曝光(blanket exposure)方法的建模装置具有空间光调制器(SLM)投射光学系统，其具有空间光调制器诸如液晶面板、DMD等。该光学系统通过在可紫外线固化树脂上投射由空间光调制器根据上述的横截面形状数据显示的每层的图案，执行三维建模，从而形成每个硬化层，然后堆积这些层。

由于不是以单个光束进行束扫描来绘制形状，使用全面曝光方法的建模装置可以例如使用阵列类型的光源。从而光源可以制作得更强，并且可以缩短曝光时间。然而，由于以空间光调制器中的象素数等确定精确程度，存在对精度的限制。从而不能清晰地形成每个硬化层的边缘部分，并且难以进行高分辨率建模。

本发明提供一种可以高速执行高精度光学建模的光学建模装置和光学建模方法。

根据本发明的一个实施例，提供一种光学建模装置，该光学建模装置通过以光照射可光固化树脂，顺序地形成硬化层，形成所希望形状的模型。该光学建模装置包括：第一光源，其发出用于在可光固化树脂上绘制的光束；扫描设备，其在可光固化树脂上扫描由第一光源发出的光束；第二光源，其发出一次照射可光固化树脂的一个固定区域的光；和空间光调制器，其对第二光源发出的光进行空间调制，以便执行可光固化树脂的指定区域的全面曝光。以扫描设备扫描的光束，并且以空间光调制器空间调制的光形成模型的每个硬化层。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种光学建模方法，通过以光照射可光固化树脂，顺序地形成硬化层，形成所希望形状的模型。该光学建模方法包括步骤：从第一光源发出用于在可光固化树脂上绘制的光束；使用扫描设备扫描从第一光源发出的光束；从第二光源发出光，该光一次照射可光固化树脂的一个固定区域；使用空间光调制器对从第二光源发出的光进行空间调制；并且通过使用由扫描设备扫描的光束在可光固化树脂上执行绘制，以及通过使用由空间光调制器空间调制的光执行可光固化树脂的指定区域的全面曝光，形成模型的每个硬化层。

根据本发明的另一个实施例，提供一种光学建模方法，其基于从输入部分输入的三维形状数据，通过以光照射可光固化树脂，顺序地形成硬化层，形成所希望形状的模型。该光学建模方法包括步骤：从输入部分输入三维形状数据；基于输入的三维形状数据创建每层的二维形状数据；基于该二维形状数据创建第一数据和第二数据，第一数据用于通过使用空间光调制器执行可光固化树脂的全面曝光，形成硬化层的指定区域，第二数据用于通过使用扫描设备在可光固化树脂上扫描光束，形成硬化层的剩余区域；以及通过基于第一数据，使用空间光调制器对光进行空间调制，并且执行可光固化树脂的指定区域的全面曝光，并且通过基于第二数据，使用扫描设备扫描可光固化树脂上的光束，顺序地形成硬化层。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种光学建模方法，其通过基于从输入部分输入的三维形状数据，以光照射可光固化树脂，顺序地形成硬化层，在浸入可光固化树脂内、并且在至少与可光固化树脂的表面垂直的方向上移动的移动平台上形成所希望形状的模型。该光学建模方法包括步骤：从输入部分输入三维形状数据；基于输入的三维形状数据创建每层的二维形状数据；基于每层的二维形状数据，创建在平行于可光固化树脂的表面的平面内对每层分段的多个分段区域中的每一个的分段区域形状数据；基于分段区域形状数据，创建第一数据以及第二数据，第一数据用于通过使用空间光调制器执行可光固化树脂的全面曝光，形成硬化层的分段区域的指定区域，第二数据用于通过使用扫描设备扫描可光固化树脂上的光束，形成硬化层的分段区域的剩余区域；以及顺序形成这样产生的硬化层：通过基于第一数据，使用空间光调制器对光进行空间调制，并且执行可光固化树脂的指定区域的全面曝光，并且通过基于第二数据，使用扫描设备扫描可光固化树脂上的光束，来形成每个分段区域；顺序改变移动平台和空间光调制器以及扫描设备在平行于可光固化树脂的表面的平面内的位置关系。

根据上述的本发明的实施例，通过使用由扫描设备扫描的光束以及由空间光调制器空间调制的光硬化可光固化树脂，形成每个硬化层，从而以短的时间形成高分辨率三维模型。

附图说明

图1是示出了根据本发明的一个实施例的光学建模装置的概述的斜视图；

图2是示出了根据本发明的一个实施例的光学建模装置的光学系统的图；

图3是示出了第一检电镜(galvano-mirror)和物镜的示意图，并且是用于解释作为根据本发明的实施例的光学建模装置的组件的物镜、第一检电镜和第二检电镜的功能的图；

图4是示出了使用fθ透镜作为物镜的情况的示意图，并且是用于解释作为根据本发明的实施例的光学建模装置的组件的物镜的功能的图；

图5是示出了双面远心(bilateral telecentric)图像光学系统的例子的示意图，并且是用于解释作为根据本发明的实施例的光学建模装置的组件的第一和第二中继镜的功能的图；

图6A是示出了根据本发明的实施例的光学建模装置的束扫描光学系统等内的光栅扫描方法的平面图；

图6B是示出了根据本发明的实施例的光学建模装置的束扫描光学系统等内的向量扫描方法的平面图；

图6C是示出了根据本发明的实施例的光学建模装置的束扫描光学系统等内的组合光栅向量扫描方法的平面图；

图7是示出了作为单个硬化层的形状的目标二维形状、全面绘制部分和精确绘制部分的平面图，并且是用于解释当由根据本发明的实施例的光学建模装置形成作为目标的三维模型的单个硬化层时，全面绘制和精确绘制的图；

图8是示出了通过全面曝光进行的全面绘制和通过向量扫描方法的束扫描进行的精确绘制的平面图，并且是用于解释当由根据本发明的实施例的光学建模装置形成作为目标的三维模型的单个硬化层时，全面绘制和精确绘制的图；

图9是示出了通过全面曝光进行的全面绘制和通过组合光栅向量扫描方法的束扫描进行的精确绘制的平面图，并且是用于解释当由根据本发明的实施例的光学建模装置形成作为目标的三维模型的单个硬化层时，全面绘制和精确绘制的图；

图10是用于解释将整个工作区域划分为指定的单个工作区域的平面图，并且是用于解释由根据本发明的实施例的光学建模装置进行的步-和-重复(step-and-repeat)操作的图；

图11是示出了将图10中所示的整个工作区域划分为个体工作区域的各个工作区域之一的工作区域W32的平面图；

图12是用于解释执行根据本发明的实施例的光学建模装置的光学系统的数据处理和控制的数据处理和控制设备的图；

图13是示出了作为根据本发明的实施例的光学建模装置的光学系统的另一个例子的具有高速偏转元件的光学系统的图；

图14是解释根据本发明的实施例的建模方法的流程图；以及

图15是详细解释形成硬化层的图14中所示的步骤S5的流程图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，以相同的参考号表示具有大体相同功能和结构的结构元件，并且忽略对这些结构元件的重复解释。

如图1中所示，根据本发明的一个实施例的光学建模装置1是通过对可光固化树脂曝光形成一系列硬化层，堆积这些层以形成所希望形状的模型的光学建模装置。注意，下面解释的实施例使用液体可紫外线固化树脂作为可光固化树脂，但是本发明不限于使用液体树脂。例如，还可以使用树脂膜。另外，本发明不限于使用可紫外线固化树脂。即，可光固化树脂可以是通过进行曝光形成硬化层的任何材料。

具体地，光学建模装置1包括贮液器3、移动平台4、光学系统5。贮液器3包含作为可光固化树脂的液体可紫外线固化树脂2。移动平台4浸入贮液器3，并且可以在至少正交于作为液体可紫外线固化树脂2的表面的液体表面的垂直方向Z上移动。光学系统5具有稍后描述的对液体可紫外线固化树脂2进行曝光的束扫描光学系统和全面曝光光学系统。光学建模装置1通过重复一个两个操作的序列执行三维模型建模。第一个操作通过使用光学系统5对液体可紫外线固化树脂2曝光，在移动平台4上形成液体可紫外线固化树脂2的硬化层。第二个操作在垂直方向Z上向下移动移动平台4。光学建模装置1还使用稍后描述的移动部分6改变移动平台4和光学系统5在水平面内的相对位置。这使得可以形成具有比当移动平台和光学系统5的相对位置固定时可以在其上形成硬化层的区域更大的表面面积的硬化层。即，光学建模装置1能够形成更大的模型。

如图2中所示，光学建模装置1包括束扫描光学系统10和全面曝光光学系统30。束扫描光学系统10包括用于束扫描光学系统10的第一光源11和扫描设备12。第一光源11是发出在液体可紫外线固化树脂2上绘制光的光束的束扫描光源。扫描设备12在液体可紫外线固化树脂2上扫描由第一光源11发出的光束。全面曝光光学系统30包括用于全面曝光光学系统30的第二光源31和空间光调制器32。第二光源31是全面曝光光源，它发出一次照射液体可紫外线固化树脂2的一个固定区域的光。空间光调制器32使得液体可紫外线固化树脂2的指定区域经受从第二光源31发出的光的全面曝光。光学建模装置1还被提供有用作光路组合器的分束器41，分束器41组合来自扫描设备12的光束和来自空间光调制器32的空间调制光，并且将光引导到液体可紫外线固化树脂2上。

除了上述的第一光源11和扫描设备12之外，光学建模装置1包括，作为束扫描光学系统10的部分，准直透镜13、失真透镜14和束增大器15。准直透镜13转换第一光源11发出的光束的扩张角，以便形成大致平行的光束。失真透镜14将从准直透镜准直透镜13形成的大致椭圆形光束形成为大致为圆形。束增大器15执行束直径大小调整，将从失真透镜14形成的光束的束直径转换为适合于稍后描述的物镜42的孔径，数字光圈(NA)等的所希望的束直径。

在本实施例中，在束增大器15和稍后描述的第一检电镜21之间提供分束器16和快门17。分束器16除了透射从第一光源11发出的光束之外，还将由液体可紫外线固化树脂2反射的返回光引导到检测返回光的稍后描述的反射光检测器18。快门17控制照射液体可紫外线固化树脂2的光束是通过还是被阻断。即，快门17控制束扫描光学系统10的绘制的开关(on-off)状态。

在这个例子中，作为由束扫描光学系统10使用的束扫描光源的第一光源11是发射蓝到紫外线范围内的比较短的波长的激光光的半导体激光。注意，虽然本实施例中使用半导体激光，本发明不限于此，并且还可以使用气体激光等。因为本实施例中使用半导体激光作为第一光源11，提供了准直透镜13以便在发射激光之后形成大致平行的光束，并且提供失真透镜14以便使得椭圆光束成为圆形。注意，虽然在当前描述的实施例中提供快门17，使用半导体激光作为第一光源11使得可以这样配置束扫描光学系统10，从而通过直接调制激光束，控制光束的开关状态。

光学建模装置1的扫描设备12包括，例如，第一检电镜21、第二检电镜22、物镜42。第一检电镜21使得从束增大器15照到其上的光束偏转，并且在X方向上扫描，X方向是平行于作为液体可紫外线固化树脂2的表面的液体表面的平面内的第一方向。第二检电镜22使得从第一检电镜21照到其上的光束偏转，并且在Y方向上扫描，Y方向大致垂直于X方向，并且是平行于液体可紫外线固化树脂2的液体表面的平面内的第二方向。在分束器41和液体可紫外线固化树脂2之间提供物镜42。除了聚焦来自第二检电镜22的光束之外，物镜42使得由第一检电镜21和第二检电镜22偏转的光束以恒定速度在液体可紫外线固化树脂2上扫描。

扫描设备12还包括在第一检电镜21和第二检电镜22之间提供的第一中继镜23，以及在第二检电镜22和分束器41之间提供的第二中继镜24。

第一检电镜21和第二检电镜22中的每一个具有可以在指定的方向上旋转的反射器，诸如镜子等，以及根据电信号调节反射器的旋转方向的角度的调节器。为了在指定方向上扫描光束，第一检电镜21和第二检电镜22中的每一个以指定角度反射照到其上的光束，即，在所希望的方向上偏转光束，从而光束在预期平面(此后也称为“工作区域”)内在移动平台4上扫描。从而第一检电镜21和第二检电镜22中的每一个起偏转光束的束起偏器的作用。注意，在本实施例的描述中，这样配置束扫描光学系统10，从而第一检电镜21在X方向上扫描光束，并且第二检电镜22在Y方向上扫描光束，但是本发明不限于该配置。还可以这样配置束扫描光学系统10，从而可以在平行于液体可紫外线固化树脂2的液体表面的平面内，即，在移动平台4上的预期平面内，沿着任意两个大致垂直的轴进行扫描。另外，被提供在扫描设备12中，并且分别在两个指定轴方向上偏转光束的束起偏器不限于上述的检电镜，而是可以是多角镜等。

使得由第一检电镜21和第二检电镜22偏转的光束在液体可紫外线固化树脂2上以恒定速度扫描的物镜42是具有至少一个透镜的透镜群。分别被第一检电镜21和第二检电镜22在X方向和Y方向上扫描，并且被分束器41反射的光束进入物镜42，物镜42将它聚焦到液体可紫外线固化树脂2上，以便形成图像。物镜42从而使得由第一检电镜21和第二检电镜22偏转的光束以恒定的扫描线速度在液体可紫外线固化树脂2上扫描。物镜42还使得来自稍后描述的全面曝光光学系统30的空间调制光在液体可紫外线固化树脂2上形成图像。

在本实施例中，将称为fθ的透镜用作物镜42。如图3中所示，fθ透镜具有与入射角θ成比例的图像高度Y，从而图像高度Y等于焦距f和入射角θ的乘积(Y＝f×θ)。换言之，fθ透镜被设计为扫描光的扫描速度通常为恒定的，并且不依赖光进入透镜的位置。

即，当例如第一检电镜21和第二检电镜22的旋转速度恒定时，用作物镜42的fθ透镜使得可以实现由第一检电镜21和第二检电镜22扫描的工作区域内的恒定的扫描线速度，其中物镜42形成图像。这防止由于扫描线速度的变化在设计形状和硬化层的实际形状间出现差异。例如，在光束扫描以便沿着相对于X和Y方向倾斜的所希望的直线形成图像的情况下，如果扫描线速度的X方向分量和Y方向分量之一或两者改变，扫描光束不能绘制预期的直线。在这种情况下，上述的物镜42和第一检电镜21和第二检电镜22可以减轻该问题。从而物镜42与第一检电镜21和第二检电镜22一起使得可以在工作区域上实现恒定的扫描线速度，从而通过精确绘制形成高分辨率模型。

注意，本发明中使用的物镜42不限于fθ透镜。本发明还可以配置为使用具有普通聚焦功能的透镜，由控制第一检电镜21和第二检电镜22的驱动控制部分电子地调整和控制透镜的旋转速度，透镜聚焦由第一检电镜21和第二检电镜22偏转的光束，并且使得它以恒定的线扫描速度扫描。

使用图4解释由第一检电镜21和第二检电镜22以及物镜42使得由第一光源11发出的光束扫描进行的操作。注意，在图4中，忽略第二检电镜22、第一中继镜23和第二中继镜24以及分束器41，以便示出第一检电镜21和物镜42的操作。还要注意，第二检电镜22和物镜42的操作是相同的，所以忽略详细的解释。

由准直透镜13使其成为平行，并且由束增大器15使其均匀的光束照到第一检电镜21上，第一检电镜21使得该光束根据第一检电镜21的角度在X方向上扫描。然后，由物镜42将该光束聚焦到工作区域上。

当由第一检电镜21在X方向上扫描的光束以指定状态进入物镜42时，物镜42在X方向上扫描工作区域，使得光束在垂直方向上在工作区域内照在液体可紫外线固化树脂2上，并且远心(telecentrically)地形成图像。以相同的方式，当由第二检电镜22在Y方向上扫描的光束以指定状态进入物镜42时，物镜42在Y方向上扫描工作区域，使得光束在垂直方向上在工作区域内照在液体可紫外线固化树脂2上，并且远心地形成图像。

附带地，第一检电镜21和第二检电镜22的扫描方向的扫描角度和物镜42的焦距之间存在固定的关系。如上所述，在使用fθ透镜作为物镜42的情况下，如果工作区域在X方向和Y方向上的尺寸各自为1厘米，即，如果工作区域大约为1厘米乘以1厘米，并且如果第一检电镜21和第二检电镜22的扫描角度大约为±10度，则焦距大约为28.65毫米。注意，通过改变第一检电镜21和第二检电镜22的扫描角度和物镜42的配置，可以改变工作区域的大小。

因此，由第一检电镜21和第二检电镜22的旋转速度、物镜42的直径和配置、其它光学部件的结构和放置等确定工作区域的大小。工作区域的大小还由稍后描述的全面曝光光学系统30的空间光调制器32等确定。工作区域是平行于液体表面的平面内的，即，在水平面内的，当光学系统5和移动平台4间的位置关系不改变时，可以形成硬化层的区域。在垂直方向Z上，工作区域还是移动平台4上或已经形成的硬化层上的区域。换言之，工作区域是将形成下一个硬化层的区域。

将物镜42布置为其物体焦点位置(它是其前焦点位置)与分束器41的反射/透射表面41a叠合，并且它的图像焦点位置，(它是其后焦点位置)在移动平台4上的工作区域内与液体可紫外线固化树脂2叠合。在该情况下，液体可紫外线固化树脂2的含意是可以被光束扫描的位于移动平台4上的平面内的，并且在将要形成硬化层的垂直位置内的液体可紫外线固化树脂2。在多数情况下，这的含意是表面，即，接近液体表面的位置。注意，在上面的解释中，物镜42配置为物体焦点位置与反射/透射表面41a叠合。然而，所述叠合不必是精确的。物镜42被布置为物体焦点位置位于反射/透射表面41a的邻近就足够了，不用将分束器41自身做得太大。换言之，由于来自束扫描光学系统10的所有光束和来自全面曝光光学系统30的所有光束必须穿过反射/透射表面41a，物镜42的物体焦点位置定位在反射/透射表面41a的邻近就足够了，不用将分束器41自身做得太大。

第一中继镜23和第二中继镜24中的每一个分别使得平行入射光束可以作为跨第一检电镜21和第二检电镜22所需的扫描角度的平行光束射出。第一中继镜23和第二中继镜24中的每一个还可以形成这样的光束，该光束分别被作为物体表面的第一检电镜21和第二检电镜22反射为分别在第一中继镜23和第二中继镜24的下游侧的第二检电镜22和分束器41的反射/透射表面41a上的图像。

即，第一中继镜23是一个透镜群，它具有至少一个透镜，并且将由第一检电镜21反射的光束形成第二检电镜22的反射表面上的图像。第二中继镜24是一个透镜群，它具有至少一个透镜，并且将由第二检电镜22反射的光束形成分束器41的反射/透射表面41a上的图像。

具有这些功能的第一中继镜23和第二中继镜24中的每一个配置为是双面远心图像光学系统。注意图5示出了称为4f光学系统的光学系统，它是作为双面远心图像光学系统的光学系统的典型例子。在图5中所示的远心图像光学系统中，相应于第一检电镜21和第二检电镜22中的每一个的物体表面Po布置在被布置在最前端位置处的透镜的前焦点位置处。相应于第二检电镜22和分束器41中的每一个的图像表面Pi布置在被布置在最后端位置的透镜的后焦点位置处。这种布置的含意是当聚焦在物体表面Po上的任意位置上的光束脱离和进入远心图像光学系统时，光束会聚在图像表面Pi上的相应位置上。另外，作为来自物体上的任意位置的平行束进入的光束将作为平行束照在图像表面Pi上的相应位置上。因此，在指定位置在指定方向上进入双面远心图像光学系统的来自物体表面的平行束作为在相应位置和相应方向上的照在图像表面上的平行束射出双面远心图像光学系统。

第二中继镜24引导由第二检电镜22偏转的光束，从而光束穿过物镜42的物体焦点位置，即，反射/透射表面41a的中心。第二中继镜24还使得光束以指定的角度穿过物体焦点位置，从而光束在指定的位置进入物镜42。即，第二中继镜24引导由第二检电镜22偏转的光束，从而光束穿过物镜42的前焦点位置，并且以一个角度照在物镜42上，该角度相应于工作区域内该光束的光轴被扫描的位置。

第一中继镜23引导由第一检电镜21偏转的光束，从而光束经过第二检电镜22和第二中继镜24穿过物镜42的物体焦点位置，即，反射/透射表面41a的中心。第一中继镜23还使得光束以指定的角度穿过物体焦点位置，从而光束在指定的位置进入物镜42。即，第一中继镜23引导由第一检电镜21偏转的光束，从而光束穿过物镜42的前焦点位置，并且以一个角度照在物镜42上，该角度相应于工作区域内该光束的光轴被扫描的位置。

换言之，第一中继镜23和第二中继镜24使得布置在不同位置的第一检电镜21和第二检电镜22分别在X方向和Y方向上偏转和扫描的光束一次穿过物镜42的前焦点位置。

由布置在不同位置的第一检电镜21和第二检电镜22分别在X方向和Y方向上偏转和扫描光束。通过调整光束在X方向和Y方向上穿过的位置，第一中继镜23和第二中继镜24使得光束一次穿过诸如fθ透镜等的物镜42的前焦点位置。即，使用fθ透镜投射光束，第一中继镜23和第二中继镜24使得二维调制光束以相应于fθ透镜的物体焦点被扫描的位置的角度穿过。因此，不管扫描位置如何，可以使得由物镜42聚焦的光束垂直于液体可紫外线固化树脂2的液体表面。因为它防止由于倾斜地聚焦光束，在每个硬化层内形成倾斜的表面，这使得高分辨率建模成为可能。另外，由于第一中继镜23和第二中继镜24使得调制光束垂直地照在液体可紫外线固化树脂2的液体表面上，可以使得返回的反射光束的光路与外出光束的光路叠合，并且可以将反射光束引导到稍后描述的反射光检测器18。

因为光束的光路与来自稍后描述的全面曝光光学系统30的光的路径被组合在一起，分束器41被布置在那里。出于相同的原因，物镜42布置在分束器41和液体可紫外线固化树脂2之间。第一检电镜21和第二检电镜22也布置在分束器41和第一光源11之间。第一中继镜23和第二中继镜24防止由于检电镜的反射部分的旋转，第一检电镜21和第二检电镜22以及分束器41彼此物理碰撞。即，第一中继镜23和第二中继镜24在第一检电镜21和第二检电镜22以及分束器41间插入大于第一检电镜21和第二检电镜22以及分束器41可能碰撞的范围的间距。

注意，在本实施例中，出于使得由束扫描光学系统10发出的光和由稍后描述的全面曝光光学系统30发出的光的光路叠合的目的布置分束器41换言之，通过组合光路从而由两个光学系统发出的光束和光都垂直于工作区域，分束器41使得可以进行高分辨率建模。因为它防止由于从偏离垂直方向的倾斜方向照射，在每个硬化层内形成倾斜表面。

物镜42布置在分束器41和液体可紫外线固化树脂2之间的原因是如果物镜42布置在分束器41之前，分束器41必须大得多。将物镜42布置在分束器41和液体可紫外线固化树脂2之间还使得可以防止出现诸如例如由于物镜和液体可紫外线固化树脂2之间的大的距离引起的扫描光束的照射位置错误的问题。

由准直透镜13、失真透镜14、束增大器15和包括第一光源11、第一检电镜21和第二检电镜22、第一中继镜23和第二中继镜24以及物镜42如上所述配置束扫描光学系统10。在光学建模装置1的束扫描光学系统10内，准直透镜13将第一光源11发出的光束转换为大致平行的光束，失真透镜14使束成形，并且束增大器15调制束直径。第一检电镜21和第二检电镜22偏转光束，从而它扫描X方向和Y方向。第一中继镜23和第二中继镜24使得光束穿过物镜42的前焦点位置，并且分束器41将光束引导到物镜42。物镜42将光束聚焦在液体可紫外线固化树脂2上，并且使它扫描液体可紫外线固化树脂2上所希望的位置，照射并且绘制精确区域，以便形成硬化层。

在使用普通束扫描方法的大多数已知建模装置中，X方向检电镜和Y方向检电镜被彼此靠近地布置，并且执行二维扫描。然而，由于上述的光学建模装置1组合束扫描光学系统10和稍后描述的全面曝光光学系统30，光学建模装置1被配置为第一中继镜23使得由第一检电镜21在X方向上偏转的光束在第二检电镜22上形成图像，第二中继镜24使得由第二检电镜22在Y方向上偏转的光束在物镜42的物体焦点上形成图像。

换言之，由于在工作位置和第一检电镜21和第二检电镜22之间提供分束器41，以便组合束扫描光学系统10和稍后描述的全面曝光光学系统30，在分束器41和工作位置之间提供物镜42。即使在工作位置和第一检电镜21和第二检电镜22之间的距离极大的情况下，第一中继镜23和第二中继镜24将光束远心地在第一检电镜21和第二检电镜22上，并且在工作区域内的指定位置上形成高精度图像。此处工作位置是提供在工作区域内的位置，即，在移动平台4上的液体可紫外线固化树脂2内。

因此光学建模装置1能够使用包括上述的扫描设备12等的束扫描光学系统10在液体可紫外线固化树脂2上执行所希望的精确绘制。光学建模装置1从而可以较高精度生成所希望形状的硬化层，并且实现高分辨率建模。

注意，根据横截面形状数据，束扫描光学系统10可以根据需要在光栅扫描和向量扫描间转换，并且还可以执行如图6C中所示的组合光栅向量扫描。如图6A中所示，光栅扫通过一次在一个方向上的往复线性扫描描绘制横截面形状。如图6B中所示，向量扫描以曲线平滑地扫描边界部分(边缘部分)等。

由液体可紫外线固化树脂2和硬化层之一反射如上所述扫描和照射液体可紫外线固化树脂2的光束。光学建模装置1的束扫描光学系统10包括检测反射的光束(此后称为“反射光”)的反射光检测器18。反射光检测器18检测由液体可紫外线固化树脂2反射的穿过各种光学系统部件，并且由分束器16反射的反射光。光学建模装置1可以使用反射光检测器18对反射光的检测执行聚焦校正。

反射光检测器18用于检测用于聚焦校正的信号的方法可以是，例如，散光方法、三角测量方法等。注意在使用散光方法的情况下，提供给予散光的元件，诸如圆柱透镜等，并且通过检测该元件创建的散光，检测用于聚焦校正的信号。在使用三角测量方法的情况下，这样形成返回(返回路径)光束，从而它相对于外出光束呈一个微小角度，并且通过检测外出路径光束到返回光束的距离检测用于聚焦校正的信号。

注意，可以不断地执行反射光检测器18的焦点检测和校正。还可以配置为至少在形成每个硬化层时，即，每次移动平台4在垂直方向上移动时执行。还可以采取这样的配置，其中在稍后描述的步-和-重复操作中，为指定的单个工作区域，即，每次移动平台4在水平的X和/或Y方向和/或在垂直方向Z上移动时执行。

光学建模装置1还可以使用上述的反射光检测器18检测光束扫描的液体可紫外线固化树脂2上的位置是硬化部分还是非硬化部分。即，反射光检测器18利用液体可紫外线固化树脂2的性质，即，当被硬化时它的反射率改变，并且起监视反射光的强度的反射光监视器的作用。

基于作为反射光监视器的反射光检测器18，光学建模装置1检测形成的硬化层的状态，从而形成具有更高精度的硬化层，并且生成具有更高分辨率的三维模型。例如，即使在束扫描光学系统10执行绘制的同时，发生光学/电子畸变时，反射光检测器18检测反射光。光学建模装置1利用畸变的电子结构形成具有高精度的硬化层，并且生成具有高分辨率的三维模型。

注意已经解释了由分束器16和反射光检测器18同时执行焦点检测和反射光监视两个功能的情况，但是还可以使用提供两个分束器和两个反射光检测器的配置。

为了配置全面曝光光学系统30，给光学建模装置1提供第二光源31、空间光调制器32、偏转板33、束合成器34、反射器35、聚光透镜36。偏转板33将由第二光源31发出的光转换为指定的偏转光。束合成器34使得穿过系统的光均匀。反射器35将来自束合成器34的光引导到空间光调制器32。聚光透镜36将空间光调制器32空间调制的光聚焦到物镜42的前焦点上。

在本实施例中，在第二光源31和偏转板33之间提供快门37，以便控制照射液体可紫外线固化树脂2的光束通过或被阻断，即，控制由全面曝光光学系统30曝光的开关状态。

由全面曝光光学系统30用作全面曝光光源的第二光源31可以，例如，是使用高输出蓝光发光二极管(LED)的阵列。注意，全面曝光光源不必使用诸如束扫描光源使用的相干激光光源。由束合成器34使得由作为第二光源31的LED阵列发出的光均匀。

可以使用普通的束合成器作为束合成器34。可能的类型包括多个透镜元件构成阵列的飞眼(fly-eye)型，和由柱状杆透镜诸如四角棱柱体等构成，从而反射所有内部光的光杆型。穿过束合成器34的光非均匀地照射下面描述的可透射液晶元件38。

用作光学建模装置1的空间光调制器32的可透射液晶元件38可以，例如，具有透明电极和由封闭在两个重叠的透明衬底之间的液晶构成的液晶层。基于用于各个单独象素的驱动信号，通过改变液晶分子的布置，以便相应于它投射的图像，从而改变传送偏转方向，可透射液晶元件38空间调制穿过它的光。然后，可透射液晶元件38在液体可紫外线固化树脂2上投射所希望投射光。此处，投射图像的含意是投射光，从而它相应于将进行全面曝光的形状。注意，已经使用可透射液晶元件38作为空间光调制器32解释了本实施例，但是本发明不限于这种解释。空间光调制器32可以配置为使用数字镜微型设备、反射液晶元件(硅上的液晶)等，在数字镜微型设备中，多个反射微型镜组成阵列，它们的倾斜角度根据输入信号改变。在使用数字镜微型设备的场合，如稍后所述，每个微型镜相应于一个象素。

在本实施例中，可透射液晶元件38中的象素数是1百万，由在垂直和水平方向上的每一个方向上的数据处理和控制设备100个象素构成。相应于穿过聚光透镜36和物镜42的光的一个象素的工作区域上的空间的大小大约为10μm乘以10μm。它的含意是具有可透射液晶元件38的全面曝光光学系统30可以通过进行相应于每个单独象素的每个固定(10μm×10μm)区域的全面曝光，执行需要进行1cm×1cm区域内的全面曝光的指定区域的全面曝光。因此，被用作空间光调制器32的可透射液晶元件38可以执行全面曝光的1cm×1cm区域是工作区域。注意，增加象素数可以减少相应于一个象素的固定区域的大小，从而增加全面曝光的精度。还可以通过改变聚光透镜36和物镜42的配置，改变工作区域的大小。另外，还可以这样配置可透射液晶元件38，从而它改变其使用的象素数，并且根据将要形成的形状的形状数据，如稍后所述，改变用于每层或用于每个分段区域的投射大小。

在上面的描述中，光学建模装置1配置为使用可透射液晶元件38作为空间光调制器32，并且使用偏转板33使得指定的偏转光照在可透射液晶元件38上。然而，光学建模装置1还可以配置为使用使得指定的偏转光进入可透射液晶元件38的另一种方法。

在空间光调制器32和物镜42之间提供聚光透镜36，并且它和物镜42一起，起将由空间光调制器32空间调制的光形成液体可紫外线固化树脂2上的图像的投射光学系统的作用。由校正由空间光调制器32空间调制的光穿过物镜42时的畸变的透镜群配置聚光透镜36。因此，聚光透镜36不仅起投射光学系统的作用，而且可以最大可能地减少畸变。换言之，聚光透镜36可以防止来自全面曝光光学系统30的光穿过束扫描光学系统10的物镜42时发生畸变，如稍后所述，该畸变是由于束扫描光学系统10被与全面曝光光学系统30组合在一起发生的。

如上所述，由第二光源31、诸如可透射液晶元件38等的空间光调制器32、偏转板33、束合成器34、反射器35、聚光透镜36、物镜42配置全面曝光光学系统30。在光学建模装置1的全面曝光光学系统30中，由第二光源31发出的光束被偏转板33转换为指定的偏转光。束合成器34使得光束均匀。作为空间光调制器32的可透射液晶元件38空间调制光，从而投射光以便执行指定的曝光。聚光透镜36将由空间光调制器32空间调制的光聚焦到物镜42的前焦点上。聚光透镜36将光聚焦到物镜42的前焦点位置。光穿过物镜42照射并且执行液体可紫外线固化树脂2的所希望的曝光。

在该处理过程中，在全面曝光光学系统30中，由聚光透镜36将由空间光调制器32空间调制的光聚焦到分束器41上，即，聚焦在物镜42的前焦点位置上。光在此处与通过束扫描光学系统10扫描的光束组合，并且组合光穿过物镜42照射液体可紫外线固化树脂2并且在液体可紫外线固化树脂2上形成图像。此时，聚光透镜36最大可能地减少畸变。

另外，空间光调制器32可以增加通过使用作为第二光源31的LED阵列发出的光的强度。因此，在由空间光调制器32空间调制的光被聚光透镜36和物镜42形成图像的范围内，可以在与光强度匹配的指定时间形成硬化层，使得高度建模成为可能。

如上所述，为了生成所希望的模型，光学建模装置1可以使用由空间光调制器32等配置的全面曝光光学系统30在液体可紫外线固化树脂2上的指定范围上，在包括在每层的所希望的形状内的区域内执行一般绘制(即，粗绘制)。一次在一个固定区域内进行一般绘制，每个固定区域相应于一个象素。因此，可以通过单个曝光，即，在短时间内形成固定范围内的硬化层。从而全面绘制实现了高速建模。

光学建模装置1使用分束器41组合由束扫描光学系统10扫描的光束和由全面曝光光学系统30的空间光调制器32空间调制的光的光路。借助于通过物镜42照射移动平台4上的液体可紫外线固化树脂2实现高分辨率建模。

即，上述的光学建模装置1能够发出，既可同时地又可单独地，由扫描设备12扫描的光束和由空间光调制器32空间调制的光，使得高速建模成为可能。

在该处理中，由分束器41组合来自束扫描光学系统10的光束和来自全面曝光光学系统30的光，从而即使在仅使用这些光学系统之一的情况下，可以使用所述光束和光之一正交地照射液体可紫外线固化树脂2。这使得高分辨率建模成为可能，而不会使得硬化层和模型在相对于水平方向的倾斜方向上倾斜。

另外，光学建模装置1使得既可以进行高速建模，又可以根据目标三维模型的每层的形状进行高分辨率精确建模。对于可以对大的部分进行全面曝光的部分，通过使用全面曝光光学系统30发出由空间光调制器32空间调制的光，光学建模装置1进行高速建模。对于需要高分辨率建模的部分，诸如边界部分等，光学建模装置1使用扫描设备12发出扫描光束。

例如，如图7中所示，在作为目标三维模型的每层的形状的目标二维形状f1位于工作区域内的情况下，光学建模装置1如下操作。光学建模装置1使用由空间光调制器32空间调制的光进行全面曝光(全面绘制)，从而如上所述，执行组合相应于单个象素的单个固定区域而成的部分(此后也称为“全面绘制区域”)的粗绘制(此后也称为“全面绘制”)。全面绘制区域是构成所希望形状的模型的每层的所希望的形状内部的部分。全面绘制形成包含至少一个相应于单个象素的硬化部分a₁₁的液体可紫外线固化树脂2的硬化层的一个大的部分a₁。光学建模装置1还使用由扫描设备12扫描的光束执行边界部分a₂₁以及边界部分和粗绘制部分之间的间隔部分a₂₂的精确绘制，边界部分a₂₁是每层的所希望形状(此后，边界部分和该间隔部分的组合也称为“精确绘制区域”)。精确绘制形成液体可紫外线固化树脂2的硬化层的精确部分a₂(此后也称为“精确绘制部分”)。

注意，在精确绘制过程中，如图8中所示，可以通过使用由扫描设备等配置而成的束扫描光学系统10，以便执行边界部分a₂₁以及间隔部分a₂₂的反复向量扫描，形成硬化层的精确部分a₂。如图9中所示，还可以通过执行边界部分a₂₁的向量扫描和间隔部分a₂₂的光栅扫描，形成硬化层的精确部分a₂。

因此，光学建模装置1可以比已知束扫描光学建模装置可形成的更短的时间形成图7中所示的目标二维形状的硬化层。光学建模装置1还可以比已知的全面曝光光学建模系统可以形成的更高精度形成硬化层。如上所述，光学建模装置1还可以通过在垂直方向Z上向下移动平台，将工作区域移动到用于形成下一个硬化层的位置。即，光学建模装置1可以通过改变形成的层的反复操作，形成三维模型。如上所述，通过在短的时间内形成高精度硬化层，光学建模装置1使得可以在短时间内形成高精度模型。

如图1中所示，给根据本发明的实施例的光学建模装置1提供在平行于液体可紫外线固化树脂2的液体表面的水平平面内，在X方向和Y方向上移动移动平台4和由所述的扫描设备12、空间光调制器32、分束器41等配置而成的光学系统5之一的移动部分6。注意，在本实施例中，移动部分6是在平行于液体可紫外线固化树脂2的液体表面的水平平面内的两个大致正交轴方向X和Y上驱动移动平台4的移动部分，但是本发明不限于该结构，并且移动部分6可以是通过移动它们中的至少一个，改变移动平台4和光学系统5的相对位置的任何东西。另外，此处解释了移动平台4还在平行于液体表面的平面内相对于贮液器3移动的情况，但是该平面内的移动也可以是移动平台4和贮液器3的同时移动。

通过例如在X方向和/或Y方向上移动移动平台4，移动部分6可以改变移动平台4和光学系统5在水平平面内的相对位置。从而移动部分6可以改变光学系统5可以在移动平台4上以及被堆积在移动平台4上的硬化层上形成硬化层的区域。即，移动部分6可以改变工作区域。

因此，光学建模装置1通过被稍后描述的数据处理和控制部分101驱动和控制，可以使用移动平台4和移动部分6在X、Y和Z方向上改变光学系统5和移动平台4间的相对位置关系。注意，此处解释了可以在X、Y和Z方向上改变相对位置关系的情况，但是还可以在Z方向轴旋转方向上改变移动平台4的位置。这使得可以更高速度和以更高分辨率形成模型。

光学建模装置1还可以执行一种操作(此后称为“步-和-重复操作”)，该操作顺序重复移动部分6改变移动平台4和光学系统5的相对位置关系的操作，以及以由光学系统5发出的光和光束形成硬化层的操作。步-和-重复操作允许光学建模装置1执行跨较宽范围建模，从而使得可以高分辨率形成更大的模型。

将详细解释步-和-重复操作。注意，在下面的解释中，将由具有平行于液体可紫外线固化树脂2的液体表面的平面的尺寸被设置为，例如，10cm×10cm或更小的光学建模装置1创建模型。另外，由移动平台4的Z方向上的移动范围确定正交于模型的液体表面的高度方向上的尺寸。

如图10中所示，能够执行步-和-重复操作的光学建模装置1在移动平台4上形成硬化层。将10cm×10cm区域定义为整个工作区域W_all，并且指出可以在其中形成模型的每层的最大区域。将整个工作区域W_a11划分为单个W_xy，其是例如个体分段区域计量1cm×1cm。光学建模装置1为每个工作区域W_xy从光学系统5发出光和光束。然后，光学建模装置1通过使用移动部分6改变移动平台4和光学系统5的相对位置，顺序形成所希望模型的每个硬化层。

具体地，在二维形状，如图10中所示的fall，位于整个工作区域W_all内的情况下，光学系统5首先定位于面向图10和11中所示的移动平台4上的工作区域W₃₂，并且使用由全面曝光光学系统30的空间光调制器32空间调制的光在工作区域W₃₂内执行粗绘制。这形成工作区域W₃₂内覆盖硬化层的大部分的全面绘制部分a₃₂₁。另外，使用由束扫描光学系统10的扫描设备12扫描的光束执行精确绘制，以便形成精确绘制部分a₃₂₂，它是工作区域W₃₂内硬化层的精确部分。从而可以在工作区域W₃₂内形成指定形状f₃₂。

然后由移动部分6改变移动平台4和光学系统5的相对位置，从而将光学系统5定位于面向移动平台4上的另一个W_xy。以与上述的工作区域W₃₂相同的方式，在工作区域W_xy内形成硬化层。可以通过重复这种步-和-重复操作形成模型的每个硬化层。可以通过在Z方向上移动移动平台4，然后顺序重复步-和-重复操作以便堆积个体硬化层，如上所述形成模型。

具有改变移动平台4和光学系统5的相对位置的移动部分6，并且执行步-和-重复操作的光学建模装置1可以高分辨率和在短时间内硬化覆盖比较大范围的区域。这使得可以形成比较大的三维模型。

注意，在上述指定的小区域，大约为1cm×1cm的计量内，全面曝光光学系统30执行大约10μm级别的粗绘制，并且束扫描光学系统10执行大约1μm级别的精确绘制。另外，通过执行步-和-重复操作创建大约为10cm×10cm的比较大的模型计量。然而，通过使用移动部分6在更宽范围上移动移动平台4等，可以实现更大模型的建模，并且通过改变全面曝光光学系统30的空间光调制器32内的象素数，并且通过改变束扫描光学系统10的配置从而它可以形成更小的束斑点，可以实现更精确的绘制。

附带地，还给根据本发明的实施例的光学建模装置1提供数据处理和控制设备100，数据处理和控制设备100具有存储数据库、程序等的硬盘、将数据装入其内的随机访问存储器(RAM)、执行计算的中央处理单元(CPU)等。

如图12中所示，数据处理和控制设备100包括处理各种类型的数据并且控制各个光学部件等的数据处理和控制部分101、将三维形状数据等输入数据处理和控制部分101的输入部分102、以及操作数据处理和控制部分101的操作部分103。

如图12中所示，数据处理和控制部分101通过对第一光源11的激光执行控制，通过对快门17透射和阻断光束执行控制，以及通过对第一检电镜21和第二检电镜22的反射器的旋转驱动执行控制，执行对束扫描光学系统10的精确绘制的控制。

通过对第二光源31的光强等执行控制，并且通过对快门37透射和阻断光执行控制，数据处理和控制部分101还执行对全面曝光光学系统30的全面绘制的控制。

数据处理和控制部分101还控制移动部分6在X和Y方向上移动移动平台4，从而将工作区域定位在相应于指定分段区域的移动平台4上的指定位置。当完成在指定位置内的分段区域的形成时，数据处理和控制部分101在X和Y方向上移动移动平台4，从而将工作区域定位在相应于下一个指定分段区域的移动平台4上的指定位置。当完成指定高度的硬化层的硬化时，数据处理和控制部分101控制移动平台4，以便以指定的数量在垂直方向Z上向下移动移动平台4，改变Z方向上的工作区域的位置，并且改变将要形成的层。

通过接收反馈诸如由反射光检测器18检测的聚焦信号等，数据处理和控制部分101还可以检测聚焦校正和硬化层的状态，从而实现更高分辨率的建模。

根据本发明的实施例，光学建模装置1包括第一光源11、扫描设备12、第二光源31和空间光调制器32。第一光源11发出在可光固化树脂诸如液体可紫外线固化树脂2等上绘制形状的光束。扫描设备12使得由第一光源11发出的光束在可光固化树脂上扫描。第二光源31发出在可光固化树脂上一次照射一个固定区域的光。空间光调制器32空间调制由第二光源31发出的光，以便执行可光固化树脂上的指定区域的全面曝光。光学建模装置1使用由扫描设备12扫描的光束，以及由空间光调制器32空间调制的光，通过硬化可光固化树脂形成每个硬化层。因此，可以高速度并且以高精度形成模型的每个硬化层，并且可以在短时间内通过堆积硬化层形成高分辨率的三维模型。具体地，当在可以被全面曝光的大的部分内形成每个所希望的硬化层时，使用由空间光调制器32空间调制的光在短时间内形成硬化层。在需要高精度的边界部分和接近边界部分的部分，由扫描设备12扫描的光束以高精度形成硬化层。从而可以高速度和高精度形成模型的每个硬化层，并且可以通过堆积硬化层在短时间内形成高强度三维模型。

除了第一光源11、扫描设备12、第二光源31和空间光调制器32之外，根据本发明的实施例的光学建模装置1包括移动部分6，移动部分6通过在平行于液体表面的平面内移动光学系统5和移动平台4之一，改变移动平台4和光学系统5的相对位置。这使得可以高速度和高精度形成比由扫描设备12和空间光调制器32的性能确定的工作区域更大的硬化层。从而通过堆积个体硬化层，可以高分辨率和在短时间内形成比较大的三维模型。即，执行所述的步-和-重复操作。步-和-重复操作重复两个操作的序列。一个操作使用由扫描设备12扫描的光束和由空间光调制器32空间调制的光形成个体工作区域内的所希望的二维形状的分段部分。另一个操作使用移动部分6改变移动平台4和光学系统5的相对位置。这使得可以高速度和高分辨率形成比由扫描设备12和空间光调制器32的性能确定的工作区域更大的硬化层。从而通过堆积个体硬化层，可以高分辨率和在短时间内形成比较大的三维模型。

注意，使用本发明的光学建模装置不限于这个例子。例如，可以提供以高速偏转穿过束扫描光学系统的光束的高速偏转元件。

下面，将解释如图13中所示的在束扫描光学系统内提供高速偏转元件的光学建模装置。注意，在下面的解释中，将相同的参考号用于与光学建模装置1共有的部分，并且忽略其详细解释。

如图13中所示，根据本发明的实施例的光学建模装置51包括用于束扫描光学系统53的第一光源11，以及使得由第一光源11发出的光束在液体可紫外线固化树脂2上扫描的扫描设备52。全面曝光光学系统30包括第二光源31、空间光调制器32。还提供组合光路的分束器41。

除了第一光源11和扫描设备52之外，光学建模装置51的束扫描光学系统53包括准直透镜13、失真透镜14和束增大器15。另外，在束增大器15和第一检电镜21之间提供将返回光引导到反射光检测器18的分束器16和快门17。在分束器16和快门17之间，扫描设备52还包括第一检电镜21和第二检电镜22、第一中继镜23和第二中继镜24、以及物镜42。另外，在分束器16和快门17之间提供高速偏转元件54作为扫描设备52的一个元件，高速偏转元件54高速偏转穿过它的入射光。

可以使用声光偏导器、电光偏导器等作为高速偏转元件54。声光偏导器利用声光效应改变穿过它的光束的偏转方向。电光偏导器利用电光效应改变穿过它的光束的偏转方向。高速偏转元件54比第一检电镜21和第二检电镜22更适合，如图9中所示，用于扫描间隔部分a₂₂等的所谓的补缺(fill-in)扫描操作。从而高速偏转元件54使得可以进行高速精确绘制。

具有高速偏转元件54的扫描设备52使用第一检电镜21和第二检电镜22进行图9中所示的边界部分a₂₁的向量扫描，并且使用高速偏转元件54进行图9中所示的间隔部分a₂₂的光栅扫描，从而形成硬化层的精确部分。

在这个处理中，高速偏转元件54可以比第一检电镜21和第二检电镜22可达到的更高的速度扫描液体可紫外线固化树脂2，并且从而可以提高束扫描光学系统53的绘制速度，束扫描光学系统53花费比全面曝光光学系统30更多的时间。从而高速偏转元件54使得可以缩短光学建模装置51的建模时间。

从而束扫描光学系统53由第一光源11、准直透镜13、失真透镜14、束增大器15和扫描设备52配置而成，扫描设备52包括第一检电镜21和第二检电镜22、第一中继镜23和第二中继镜24、物镜42和高速偏转元件54。光学建模装置51的束扫描光学系统53将光束聚焦在液体可紫外线固化树脂2上的所希望的位置上且在其上扫描，以与束扫描光学系统10相同的方式，在使用第一检电镜21和第二检电镜22以便扫描X方向和Y方向的偏转，以及使用高速偏转元件54高速扫描X方向和Y方向的偏转之间转换。从而束扫描光学系统53照射并且绘制精确区域以便形成硬化层。

根据本发明的实施例的光学建模装置51以与上述的光学建模装置1相同的方式包括第一光源11、扫描设备52、第二光源31、空间光调制器32。光学建模装置51使用由扫描设备52扫描的光束和由空间光调制器32空间调制的光，通过硬化可光固化树脂形成每个硬化层。因此，光学建模装置51可以高速度和高精度形成每个硬化层，并且通过堆积硬化层可以在短时间内形成高分辨率三维模型。具体地，当在可以全面曝光的大的部分内形成每个所希望的硬化层时，使用由空间光调制器32空间调制的光在短时间内形成硬化层。在需要高精度的边界部分和接近边界部分的部分，以由扫描设备52扫描的光束以高精度形成硬化层。因此可以高速度和高精度形成模型的每个硬化层，并且可以通过堆积硬化层在短时间内形成高分辨率的三维模型。通过执行步-和-重复操作等，光学建模装置51还可以通过为每个硬化层改变曝光位置调节器39的移动方向，实现与光学建模装置1的上述效果相同的效果。

另外，由于除了第一检电镜21和第二检电镜22之外，根据本发明的实施例的光学建模装置51还具有高速偏转元件54，可以缩短束扫描光学系统53形成硬化层所需的时间。例如，在扫描设备52执行精确绘制的部分中，在诸如边界部分等的执行向量扫描的部分中，扫描设备52使用第一检电镜21和第二检电镜22偏转光束执行扫描。在诸如接近边界部分的间隔部分等的执行光栅扫描的部分内，扫描设备52使用高速偏转元件54高速偏转光束执行扫描。因此，可以高精度和更高速度形成模型的每个硬化层。

注意，光学建模装置1、51配置为移动平台4的上部表面，或已经堆积的硬化层中的最上硬化层的上部表面被定位在液体可紫外线固化树脂2的液体表面之下相应于一个硬化层厚度的距离。这是通过例如在贮液器3中在垂直方向Z上移动移动平台4完成的，并且确保要被硬化的液体可紫外线固化树脂2位于工作区域内。然而，根据本发明的光学建模装置1、51不限于该配置。例如，可以提供以相应于一个硬化层厚度的距离从移动平台4的上部表面，或从最上硬化层的上部表面隔开的透明板。该透明板表现出限定液体可紫外线固化树脂2的液体表面的液体表面限定功能。该透明板和移动平台4之间或该透明板和最上硬化层的上部表面之间的间隔起工作区域的作用，并且将被硬化的液体可紫外线固化树脂2位于该间隔内。还可以给根据本发明的光学建模装置1和51提供多个旋转体，诸如辊子等，液体可紫外线固化树脂2被施加到其表面并被保持住。然后由所谓的添装机等以到移动平台4或最上硬化层的上部表面的指定的厚度提供稳定的液体可紫外线固化树脂2供应，从而向工作区域提供液体可紫外线固化树脂2。

下面，解释光学建模装置1使用的光学建模方法。注意，除了由束扫描光学系统53使用高速偏转元件54进行绘制之外，使用图13解释的由光学建模装置51使用的光学建模方法与光学建模装置1使用的相同，所以忽略详细解释。

基于由输入部分输入的三维形状数据，由根据本发明的实施例的光学建模装置1使用的光学建模方法以光照射作为液体可光固化树脂的液体可紫外线固化树脂2，顺序地形成硬化层，从而形成所希望形状的模型。

如图14所示，该光学建模方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5。步骤S1从输入部分102输入三维形状数据。步骤S2基于输入的三维形状数据创建每层的二维形状数据。基于创建的二维形状数据，步骤S3为在平行于液体表面的平面内对每层分段的多个分段区域中的每一个创建分段区域形状数据。基于创建的分段区域形状数据，步骤S4创建第一数据和第二数据。第一数据用于通过全面曝光光学系统30的全面曝光形成指定区域。第二数据用于通过束扫描光学系统10的精确绘制形成剩余区域。通过使用全面曝光光学系统30基于第一数据执行全面曝光，并且通过使用束扫描光学系统10基于第二数据执行精确绘制，从而形成每个分段区域W_xy步骤S5顺序地形成硬化层。

在步骤S1，由输入部分102将用于所希望形状的目标三维模型的三维形状数据，它是CAD数据等，输入数据处理和控制设备100的数据处理和控制部分101。

在步骤S2，将输入的三维形状数据转换为例如STL格式等的三维形状数据。然后将三维形状数据在Z方向上分片成横截面，以便创建每层的二维形状数据，Z方向是分层方向。注意，在该处理中，可以构造方法从而操作部分103可以选择布置三维模型的位置和朝向、分层的方向和分层方向上的厚度。

在步骤S3，基于创建的二维形状数据，将创建的二维形状数据分段为相应于每个上述指定的1cm×1cm工作区域W_xy的分段区域，创建分段区域形状数据，分段区域形状数据是用于每个工作区域W_xy的二维形状数据f_xy。

在步骤S4，基于为每个工作区域W_xy产生的分段区域形状数据，创建第一数据和第二数据。第一数据用于以全面曝光形成指定区域(即，通过使用空间光调制器32一次执行液体可紫外线固化树脂2上的固定区域的全面曝光，从而形成全面绘制部分，全面绘制部分是硬化层的指定区域)。第二数据用于通过束扫描光学系统10的精确绘制形成剩余区域(即，通过使用扫描设备12在液体可紫外线固化树脂2上扫描光束，从而形成精确绘制部分，精确绘制部分是硬化层的剩余区域)。

注意，在上述的步骤3和4中，在从二维形状数据创建分段区域形状数据之后，基于分段区域形状数据，创建第一数据和第二数据，但是该光学建模方法不限于这个例子。例如，可以执行光学建模方法，从而在基于二维形状数据创建第一数据和第二数据之后，创建分段区域形状数据。第一数据用于形成全面绘制部分，它们是由全面曝光光学系统30全面曝光的指定区域。第二数据用于形成精确绘制部分，其由束扫描光学系统10的精确绘制形成剩余区域。

如图15中所示，步骤S5包括步骤S5-1、步骤S5-2、步骤S5-3、步骤S5-4和步骤S5-5。对于每个工作区域W_xy，步骤S5-1基于第一数据，使用由空间光调制器32空间调制的光执行液体可紫外线固化树脂2上的指定区域的全面曝光。步骤S5-1还基于第二数据，使用由扫描设备12扫描的光束扫描液体可紫外线固化树脂2。因此，步骤S5-1形成硬化层的分段部分。步骤S5-2使用移动部分6改变移动平台4和光学系统5的相对位置，从而改变工作区域W_xy。步骤S5-3确认层内每个分段区域的形成已经完成。当以及形成指定高度的硬化层时，步骤S5-4通过在Z方向上向下移动移动平台4的位置改变将要形成的层。步骤S5-5确认所有硬化层的堆积都已完成。

在步骤S5-1，第一光源11发出将在液体可紫外线固化树脂2上进行绘制的光束，并且扫描设备12扫描由第一光源11发出的光束。第二光源31发出将一次照射液体可紫外线固化树脂2的一个固定区域的光，并且空间光调制器32空间调制由第二光源31发出的光。扫描设备12在液体可紫外线固化树脂2上扫描该扫描光束。由空间光调制器32空间调制，并且被曝光位置调节器39仅移动指定距离的光，被用于执行液体可紫外线固化树脂2上的指定区域的全面曝光，该指定距离是固定区域，并且不大于相应于一个象素的距离。因此，在每个分段区域内硬化液体可紫外线固化树脂2，并且形成模型的每个硬化层的分段区域。

在步骤S5-2，移动部分6在X方向和/或Y方向上移动移动平台4，从而在与分段区域形状数据一致的位置内设置工作区域W_xy。

在步骤S5-3，光学建模装置1检查是否已经完成层内的所有分段区域的形成。如果未完成分段区域的形成，处理返回步骤S5-1，并且重复步骤S5-1和步骤S5-2。如果已经完成了层内的所有分段区域的形成，处理进入步骤S5-4。

在步骤S5-4，移动平台4在Z方向上向下移动，从而将工作区域W_xy移动到用于形成下一个硬化层的位置，从而改变将要形成的层。

在步骤S5-5，光学建模装置1检查是否完成了三维模型的所有硬化层的堆积。如果未完成三维模型的所有硬化层的堆积，处理返回步骤S5-1，并且重复步骤S5-1到S5-4。

从而在步骤S5，如上针对步骤S5-1到S5-3解释的，全面曝光光学系统30基于第一数据执行指定高度的层内的每个工作区域W_xy的全面曝光，并且束扫描光学系统10基于第二数据执行精确绘制，以便形成硬化层的分段区域。基于二维形状数据，通过顺序地改变工作区域，形成层内的所有分段区域。当产生一个硬化层时，改变垂直方向Z上的高度，并且顺序地重复处理以便形成三维模型。

注意，在上述的光学建模方法中，在未提供移动部分6，或将要建模的三维模型的平面方向内的大小是如此的小，以致于被包含在指定的工作区域内的情况下，可以忽略步骤S3。在这些情况下，在步骤S2创建的二维形状数据起步骤4和5中的分段区域形状数据的作用，并且不执行步骤S5中的步骤S5-2和S5-3。

因此，在根据本发明的实施例的光学建模方法中，第一光源11发出在液体可紫外线固化树脂2上进行绘制的光束，并且扫描设备12扫描由第一光源11发出的光束。第二光源31发出一次照射液体可紫外线固化树脂2的一个固定区域的光，并且空间光调制器32空间调制由第二光源31发出的光。扫描设备12扫描液体可紫外线固化树脂2上的扫描光束。使用由空间光调制器32空间调制的光执行液体可紫外线固化树脂2上的指定区域的全面曝光。从而形成模型的每个硬化层。因此，当形成每个所希望的硬化层时，在可以被全面曝光的大的部分内，使用由空间光调制器32空间调制的光在短时间内形成硬化层。在需要高精确的边界部分和接近边界部分的部分内，以由扫描设备12扫描的光束以高精度形成硬化层。因此可以高速度和高精度形成模型的每个硬化层，并且可以通过堆积硬化层在短时间内形成高分辨率的三维模型。

根据本发明的实施例的光学建模方法是通过基于由输入部分102输入的三维形状数据照射液体可紫外线固化树脂2，从而顺序地形成硬化层，形成所希望形状的模型的光学建模方法。该光学建模方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S4和步骤S5。步骤S1从输入部分102输入三维形状数据。步骤S2基于输入的三维形状数据创建每层的二维形状数据。基于创建的二维形状数据，步骤S4创建第一数据和第二数据。第一数据用于通过使用空间光调制器32一次对液体可紫外线固化树脂2的一个固定区域进行全面曝光，形成硬化层的指定区域。第二数据用于通过使用扫描设备12在液体可紫外线固化树脂2上扫描光束，形成硬化层的剩余区域。步骤S5通过基于第一数据将液体可紫外线固化树脂2的指定区域全面曝光到由空间光调制器32空间调制的光，并且通过基于第二数据，使用扫描设备12在液体可紫外线固化树脂2上扫描光束，顺序地形成硬化层。从而可以高速并且以高精度形成模型的每个硬化层，并且硬化层的顺序堆积使得可以在短时间内形成高分辨率的三维模型。

另外，在作为本发明的应用的光学建模方法中，通过基于从输入部分102输入的三维形状数据照射液体可紫外线固化树脂2，顺序地形成硬化层。该光学建模方法从而在浸入液体可紫外线固化树脂2，并且至少在正交于液体可紫外线固化树脂2的液体表面的方向上移动的移动平台4上形成所希望形状的模型。该光学建模方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5。步骤S1从输入部分102输入三维形状数据。步骤S2基于输入的三维形状数据创建每层的二维形状数据。基于每层的二维形状数据，步骤S3为在平行于液体表面的平面内对每层分段的多个分段区域中的每一个创建分段区域形状数据。基于分段区域形状数据，步骤S4创建第一数据和第二数据。第一数据用于通过使用空间光调制器32一次对液体可紫外线固化树脂2的一个固定区域进行全面曝光，形成硬化层的指定分段区域。第二数据用于通过使用扫描设备12在液体可紫外线固化树脂2上扫描光束，形成硬化层的剩余分段区域。步骤S5通过基于第一数据将液体可紫外线固化树脂2的指定区域全面曝光到由空间光调制器32空间调制的光，并且通过基于第二数据，使用扫描设备12在液体可紫外线固化树脂2上扫描光束，形成每个分段区域。步骤S5还通过改变平行于液体表面的平面内的空间光调制器32和扫描设备12到移动平台4的位置关系，改变工作区域，从而顺序地形成堆积硬化层。从而可以高速度和高精度形成模型的每个硬化层的每个分段区域，使得可以高速并且以高精度形成模型。另外，顺序地堆积硬化层使得可以高精度在短时间内形成比较大的三维模型。

本领域技术人员应当理解，根据设计需要和其它因素，可以出现各种修改、组合、子组合以及替换，只要它们落在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (19)

1.一种通过以光照射可光固化树脂顺序形成硬化层来形成所希望形状的模型的光学建模装置，该光学建模装置包括：

第一光源，该第一光源发出用于在所述可光固化树脂上绘制的光束；

扫描设备，该扫描设备在所述可光固化树脂上扫描由所述第一光源发出的光束；

第二光源，该第二光源发出一次照射所述可光固化树脂的一个固定区域的光；和

空间光调制器，该空间光调制器空间调制由所述第二光源发出的光，以便执行所述可光固化树脂的指定区域的全面曝光，

其中以由所述扫描设备扫描的光束和由所述空间光调制器空间调制的光，形成所述模型的每个硬化层。

2.如权利要求1的光学建模装置，

其中通过由所述扫描设备扫描的光束和由所述空间光调制器空间调制的光的同时发射或至少其中之一的发射，形成所述模型的每个硬化层。

3.如权利要求1或2的光学建模装置，还包括：

光路组合器，该光路组合器组合由所述扫描设备扫描的光束和由所述空间光调制器空间调制的光，并且将所述组合光引导到所述可光固化树脂。

4.如权利要求1的光学建模装置，

其中所述扫描设备包括

第一检电镜，该第一检电镜偏转所述入射光束，并且在平行于所述可光固化树脂的表面的平面内的第一方向上，扫描由所述第一光源发出的光束，

第二检电镜，该第二检电镜偏转来自所述第一检电镜的光束，并且在所述平面内的大致与所述第一方向正交的第二方向上，扫描所述光束，和

物镜，该物镜聚焦来自所述第二检电镜的所述光束。

5.如权利要求4的光学建模装置，其中

所述物镜是fθ透镜，该fθ透镜具有图像高度等于焦距长度和入射角的乘积的关系，和

除了聚焦来自所述第二检电镜的光束之外，所述物镜在所述可光固化树脂上以恒定速度扫描由所述第一和第二检电镜偏转的光束。

6.如权利要求4的光学建模装置，还包括：

光路组合器，该光路组合器组合由所述扫描设备扫描的光束和由所述空间光调制器空间调制的光，并且将所述组合光引导到所述可光固化树脂上，

其中

所述物镜布置在所述光路组合器和所述可光固化树脂之间，

所述扫描设备包括

第一中继镜，该第一中继镜被提供在所述第一检电镜和所述第二检电镜之间，和

第二中继镜，该第二中继镜被提供在所述第二检电镜和所述光路组合器之间，

所述第二中继镜引导由所述第二检电镜偏转的光束，使它穿过所述物镜的前焦点位置，和

所述第一中继镜引导由所述第一检电镜偏转的光束，使它经过所述第二检电镜和所述第二中继镜，穿过所述物镜的前焦点位置。

7.如权利要求4的光学建模装置，还包括：

光路组合器，该光路组合器组合由所述扫描设备扫描的光束和由所述空间光调制器空间调制的光，并且将所述组合光引导到所述可光固化树脂上，和

聚光透镜，该聚光透镜被提供在所述空间光调制器和所述光路组合器之间，并且与所述物镜一起，将由所述空间光调制器空间调制的光形成为所述可光固化树脂上的图像。

8.如权利要求7的光学建模装置，

其中所述聚光透镜抵消来自所述空间光调制器的光穿过所述物镜时的畸变。

9.如权利要求1的光学建模装置，

其中所述空间光调制器是可透射型液晶元件。

10.如权利要求1的光学建模装置，还包括：

移动平台，该移动平台承载所述硬化层，并且至少在与所述可光固化树脂的表面正交的方向上移动；

光学系统，该光学系统至少包括所述第一光源、所述扫描设备、所述第二光源和所述空间光调制器；和

移动部分，其通过在平行于所述可光固化树脂的表面的平面内移动所述移动平台和所述光学系统之一，改变所述移动平台和所述光学系统的相对位置，

其中

通过以所述光束和所述光照射指定区域，在所述指定区域内形成所述硬化层，和

通过使用所述移动部分顺序改变所述移动平台和所述光学系统的相对位置，形成所希望形状的模型的每个硬化层。

11.如权利要求10的光学建模装置，还包括：

处理部分，该处理部分基于输入的三维形状数据，创建用于每层的二维形状数据，并且基于所述用于每层的二维形状数据，创建在平行于所述可光固化树脂的表面的平面内将每层分段而成的多个分段区域中的每一个的分段区域形状数据，

其中

基于所述分段区域形状数据，通过以所述光束和所述光照射所述分段区域，在每个分段区域内形成所述硬化层，和

通过使用所述移动部分顺序改变所述移动平台和所述光学系统的相对位置，形成所希望形状的模型的每个硬化层。

12.如权利要求1的光学建模装置，其中

通过使用由所述空间光调制器空间调制的光，执行每层的所希望形状的内部部分的粗绘制以便产生所希望形状的模型，形成所述可光固化树脂的硬化层的全面绘制部分，和

通过使用由所述扫描设备扫描的光束，执行每层的所希望形状的边界部分以及所述粗绘制部分和所述边界部分之间的间隔部分的精确绘制，形成所述可光固化树脂的硬化层的精确绘制部分。

13.如权利要求12的光学建模装置，其中

所述扫描设备包括

第一检电镜，该第一检电镜偏转所述入射光束，并且在平行于所述可光固化树脂的表面的平面内的第一方向上，扫描由所述第一光源发出的光束，

第二检电镜，该第二检电镜偏转来自所述第一检电镜的光束，并且在所述平面内的大致与所述第一方向正交的第二方向上，扫描所述光束，和

高速偏转元件，该高速偏转元件以高速偏转穿过它的光束，和

所述扫描设备通过使用所述第一检电镜和所述第二检电镜执行所述边界部分的向量扫描，并且通过使用所述高速偏转元件执行所述间隔部分的光栅扫描，形成所述硬化层的所述精确绘制部分。

14.如权利要求10的光学建模装置，其中

所述扫描设备包括反射光检测器，该反射光检测器检测被发射到所述可光固化树脂上、并且被所述可光固化树脂反射的光束，和

所述光学建模装置至少为每个硬化层或每个指定区域执行聚焦校正。

15.如权利要求1的光学建模装置，其中

所述扫描设备包括反射光检测器，该反射光检测器检测被发射到所述可光固化树脂上、并且被所述可光固化树脂反射的光束，和

所述光学建模装置检测所述可光固化树脂的硬化部分和非硬化部分。

16.如权利要求1的光学建模装置，其中所述可光固化树脂是液体可紫外线固化树脂。

17.一种通过以光照射可光固化树脂顺序形成硬化层，形成所希望形状的模型的光学建模方法，该光学建模方法包括步骤：

从第一光源发出用于在所述可光固化树脂上绘制的光束；

使用扫描设备扫描从所述第一光源发出的光束；

从第二光源发出一次照射所述可光固化树脂的一个固定区域的光；

使用空间光调制器空间调制由所述第二光源发出的光；和

通过使用由所述扫描设备扫描的光束在所述可光固化树脂上执行绘制，并且通过使用由所述空间光调制器空间调制的光执行所述可光固化树脂的指定区域的全面曝光，从而形成所述模型的每个硬化层。

18.一种通过基于从输入部分输入的三维形状数据以光照射可光固化树脂顺序形成硬化层而形成所希望形状的模型的光学建模方法，该光学建模方法包括步骤：

从所述输入部分输入所述三维形状数据；

基于输入的三维形状数据，创建用于每层的二维形状数据；

基于所述二维形状数据，创建第一数据和第二数据，该第一数据用于通过使用空间光调制器执行所述可光固化树脂的全面曝光，形成所述硬化层的指定区域，该第二数据用于通过使用扫描设备在所述可光固化树脂上扫描光束，形成所述硬化层的剩余区域；和

通过基于所述第一数据，使用所述空间光调制器对光进行空间调制，并且执行所述可光固化树脂的指定区域的全面曝光，并且通过基于所述第二数据，使用所述扫描设备在所述可光固化树脂上扫描光束，顺序地形成所述硬化层。

19.一种通过基于从输入部分输入的三维形状数据以光照射可光固化树脂顺序形成硬化层，在浸入可光固化树脂、并且至少在与所述可光固化树脂的表面正交的方向上移动的移动平台上形成所希望形状的模型的光学建模方法，该光学建模方法包括步骤：

从所述输入部分输入所述三维形状数据；

基于输入的三维形状数据，创建用于每层的二维形状数据；

基于用于每层的二维形状数据，创建用于在平行于所述可光固化树脂的表面的平面内将每层分段的多个分段区域中的每一个的分段区域形状数据；

基于所述分段区域形状数据，创建第一数据和第二数据，该第一数据用于通过使用空间光调制器执行所述可光固化树脂的全面曝光，形成所述硬化层的分段区域的指定区域，和该第二数据用于通过使用扫描设备在所述可光固化树脂上扫描光束，形成所述硬化层的分段区域的剩余区域；和

顺序形成这样产生的硬化层：

通过基于所述第一数据，使用所述空间光调制器对光进行空间调制，并且执行所述可光固化树脂的指定区域的全面曝光，并通过基于所述第二数据，使用所述扫描设备在所述可光固化树脂上扫描光束，来形成每个分段区域；

顺序改变所述移动平台和所述空间光调制器以及所述扫描设备在平行于所述可光固化树脂的表面的平面内的位置关系。

Images