CN102414620A - 用于立体平版印刷装置的照明系统 - Google Patents

用于立体平版印刷装置的照明系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102414620A
CN102414620A CN2010800178127A CN201080017812A CN102414620A CN 102414620 A CN102414620 A CN 102414620A CN 2010800178127 A CN2010800178127 A CN 2010800178127A CN 201080017812 A CN201080017812 A CN 201080017812A CN 102414620 A CN102414620 A CN 102414620A
Authority
CN
China
Prior art keywords
array
led
illuminator
lens
lenslet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800178127A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102414620B (zh
Inventor
J·H·T·加玛
H·H·马尔德林克
A·李捷佛斯
B·克罗兴加
J·D·库伊斯特拉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Original Assignee
Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO filed Critical Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Publication of CN102414620A publication Critical patent/CN102414620A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102414620B publication Critical patent/CN102414620B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70416—2.5D lithography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/277—Arrangements for irradiation using multiple radiation means, e.g. micromirrors or multiple light-emitting diodes [LED]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/286—Optical filters, e.g. masks
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G03F7/70391—Addressable array sources specially adapted to produce patterns, e.g. addressable LED arrays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于立体平版印刷装置(1)的照明系统(30)，包括：平面支撑物，用于支撑单独可控的广角发光二极管(LED)(34)的二维阵列(32)；以及相对于所述阵列排布的多透镜投影器阵列(40，42)，用于将LED的聚焦图像投影到工作区域(16)上。排布所述多透镜投影器阵列以投影来自LED阵列的光，该LED阵列具有小于或等于发光中心区域图像光斑大小的发光边缘区域图像光斑大小。

Description

用于立体平版印刷装置的照明系统
技术领域
本发明涉及立体平版印刷领域，尤其涉及一种用于立体平版印刷装置的照明系统。
背景技术
立体平版印刷，也称为3D印刷，是一种生产高精度零件的快速原型技术。在简单实现过程中，立体平版印刷可使用一大桶液体的可光固化的感光聚合树脂和用来固化该树脂的计算机控制的紫外激光，一次一层。该构造过程基本上是循环的。对于与待生产的一部分零件相对应的每一层来说，激光束的光斑都在液体树脂表面上描绘各个截面图案。暴露在激光下使所描绘的图案固化或凝固，并使所描绘的图案粘附于下面的层。一旦固化了一个层，则可将正在制作的零件——该零件可停在浸入大桶感光聚合树脂的升降机平台上——下降一个层的厚度，以使所述零件的顶层又正好位于所述树脂的表面的下方，以允许构造下一层。持续这样的步骤序列直至完成该零件。
代替使用激光，可以为立体平版印刷装置配备照明系统，该照明系统包括发光二极管的二维阵列和为感光聚合树脂的选择性照明而提供的透镜。可将该照明系统作为一个整体相对于工件的位置可移动地放置，同时所述发光二极管可固定地相互连接及与所述透镜连接。所述透镜可将发光二极管的发光表面成像在感光聚合树脂的表面上。优选地，每个发光二极管都与其自身的共轭图像光斑相关联，这样，就如许多图像光斑那样，可产生包含一定数量发光二极管的阵列。在生产中，照明系统可相对于装有感光聚合树脂的大桶扫描式地移动，同时，单独的发光二极管可选择性地打开或关闭从而根据待固化层的横截面图案来对树脂的表面进行照明。与激光相比，基于发光二极管发光的照明系统相对便宜。另外，基于发光二极管发光的照明系统在更快的生产速度下，提供了同样高或更高的精度。
以一种经济的式样制造合适的照明系统是富有挑战性的。其中一个挑战在于提供发射足够功率的光学系统。由该系统发射的光功率越高，立体平版印刷的过程就能越快地进行。但是，考虑到发光二极管的广角性质，将发光二极管的光耦合在光学系统内是富有挑战性的。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服或缓解上述一个或多个与现有技术的状况相关的问题的经济的解决方案。
为了达到这个目的，本发明提供一种用于立体平版印刷装置的照明系统。该照明系统包括：平面支撑物，用于支撑单独可控的广角发光二极管(LED)的二维阵列；以及相对于该阵列排布的多透镜投影器阵列，用于将LED的聚焦图像投影到工作区域上，所述多透镜投影器阵列具有小于中心区域聚焦误差的发光边缘区域聚焦误差。
这里，术语“聚焦误差”用于指示由光源上的单点发出的光线形成的图像平面上的光斑的大小。理想状况下图像平面上的光斑应与相应的光源点一样小，因此这是一种“误差”。典型地，图像限定了中心轴和图像周边。在一实施例中，相对于图像周边，图像边缘区域从中心轴延伸大于80％，而相对于图像周边，中心区域从中心轴延伸小于60％。将边缘区域图像光斑大小限定为在工作区域上成像的LED发光区域的边缘区域上的点的光斑大小。相反地，将中心区域图像光斑大小限定为在工作区域上成像的LED发光区域的中心区域内的点的光斑大小。参照图5对术语中心区域和边缘区域进行讨论。
作为“聚焦误差”的同义词，可使用术语“图像光斑大小”，或可替换地，指代在图4中进一步阐明的点扩散函数的平均宽度。
需要注意的是，从不同的意义上说，术语“聚焦误差”有时用于定义聚焦平面和成像平面之间的距离，该距离与光斑大小线性相关。
另一特征在于，设置多透镜投影器阵列用于对比来自传统光学设计中聚焦数值孔径角大的角的光进行投影。这里，聚焦数值孔径角定义为进入能聚焦成像的投影光学系统的最外层光线的最大进入角。更具体地说，所述多透镜投影器阵列设置为对来自LED阵列的从比进入能聚焦成像的投影器阵列的最外层光线的最大进入角大的角发出的光进行投影。这里，相对于光轴或投影器阵列的垂直方向测量进入角。因此，“聚焦数值孔径”值(FNA，Focused NumericalAperture)定义为n*sin(θf)，其中，θf为系统准确聚焦的最外层光线的角。聚焦的另一定义可以是在距中心光线的图像大约5微米内，优选地为大约2微米内成像的光线。
通常，在光学系统的设计中，将最大进入角选择为不大于聚焦数值孔径。著名的数值孔径的特征是NA＝n sinθ，其中θ定义为进入投影器系统的光的最大进入角(不考虑光的聚焦行为)；n为投影器的折射率。典型的投影器系统的数值孔径的值为0.2。在一特性描述中，根据本发明一方面的投影器系统的数值孔径至少为大约0.3至数值达到0.8或者甚至大于0.8。
本发明提供的方案是建立在依赖所述透镜的设计能区分在发光表面的中心区域上的点的FNA值和在发光表面的边缘区域上的点的FNA值的理解的基础上的。发明人发现，对于有效的总光斑质量，边缘区域点的FNA是最重要的，并且可制造或改变透镜系统的光学设计以提供大的边缘区域点的FNA，同时减少中心区域点的FNA。
因此，通过以特定的方式放宽投影器阵列的聚焦质量，使得多透镜投影器阵列使用比传统可行的数值孔径大的数值孔径，特别是，采用不超过两个透镜叠层的透镜排布。优选地，这是通过设计光学表面使得图像质量仅在树脂内LED图像的外边缘进行校正而获得的。根据一个特征，LED图像的外边缘部分的聚焦质量至少等于或甚至高于中心部分的聚焦质量。作为示例，在典型的投影器设置中，LED的中心点可在直径大约30微米的区域内成像，比如，在25到40微米之间延伸的区域内；其中，LED的外围点可在直径大约20微米的区域内成像，比如，在10到25微米之间的区域内；边缘的聚焦质量比中心部分的聚焦质量好大约1.5个因子。典型地，边缘区域的聚焦质量至少和中心区域的聚焦质量相等。另外，由于利用了树脂的阈值特性，所使用的图像质量标准可以比通常所期望的图像质量标准更加宽泛。
根据本发明的进一步详述，多透镜投影器阵列包括与LED阵列对齐的小透镜阵列；所述多透镜投影器阵列还包括安放在LED和工作区域之间并且具有透明部分的光学掩膜，该透明部分的排布与二维阵列中LED的排布相一致，该透明部分限定了孔径光阑，该孔径光阑允许从比进入能聚焦成像的投影器阵列的最外层光线的最大进入角大的角发出的光进入。
在该实施例中，透镜系统的孔径由掩膜中的孔径光阑提供。因此该孔径光阑可限定比在传统光学设计中FNA提供的开口更大的开口。将光学掩膜安放在LED的发光表面和成像系统之间的位置上。
尽管光学掩膜可安放在照明系统中不同的位置，但是，如下面所述，优选地将光学掩膜安放在傅里叶平面内。在这样的位置，该掩膜可防止任何不期望的光进入成像系统，所述不期望的光会在该成像系统中分散，使其在随后的阶段更难消除。因此，对于给定的光学掩膜和LED阵列，LED的发光表面和图像平面之间的合适的位置应当使得掩膜可作为孔径光阑，或者实际上作为多个孔径光阑，每个一个发光表面都对应一个孔径光阑。特别有利的是，将光学掩膜应用于作为成像系统的一部分的多透镜阵列的光接收面尤其是平的(plano)面上，比如，光学掩膜可采用薄膜或涂层的形式。平的一侧使得光学掩膜更容易被涂敷，而将光学掩膜涂敷于多透镜阵列摆脱了在组装照明系统时必须相对于多透镜阵列对齐单独的光学掩膜的限制。从下面本发明某些实施例的详细描述结合附图将更加全面地理解本发明的上述内容及其他特征和优点，所述附图用于说明而非限定本发明。
已知的照明系统为在WO2006/064363中描述的系统，其中，通过多透镜阵列使多个光源(LED)的光准直以在基板上提供基本均匀的照明。射出的光束略微发散，这样，射出的光束在基板上具有一定的重叠。为了形成图案在基板的顶部设置了薄膜掩膜。
类似的照明系统由US2009/0002669A1获知。
附图说明
图1为示例性立体平版印刷装置的截面示意图，该装置可使用根据本发明的照明系统；
图2为说明本发明照明创新方面的光线轨迹示意图；
图3为包括掩膜结构的投影器实施例的示意图；
图4为聚焦误差或光斑大小的示意图；
图5为全像轮廓图；
图6至图9示意性地说明了根据本发明某些实施例的照明系统；及
图10为另一实施例的立体平版印刷装置的示意图。
在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。附图中的元件的大小、形状、相对位置和角度并不一定是按比例绘制的，并且元件可被任意地放大和放置以提高附图的清晰度。另外，图中所示的元件的特定形状并不意味着表达任何关于该特定元件的实际的形状的信息，并且为了在附图中容易辨别可单独地选择元件的特定形状。
具体实施方式
首先参照图1，图1为示例性立体平版印刷装置1的截面示意图。装置1可用于有形实物2的层状生产，比如制品的原型或模型。装置1包括承板4、贮液器10和照明系统30。
在生产过程中，有形实物2从承板4悬吊下来，实物2的第一构造层与承板粘附，并且任何后续的层也与承板间接粘附。承板4凭借驱动机构(未示出)在方向6上是可移动的，并且每次构造一个新的层时承板4都向上移动一个层的厚度。
贮液器10装满了液体(可光固化的树脂14)。贮液器10的底板12对于照明系统30发出的光是光学透明的，这将在下文中说明。底板12还用作限制需要(部分地)固化的液体层16的一侧的构造形状。很明显，一旦构造好一层并且承板4向上移动一个层的厚度后，在最后构造好的层和底板12之间的空间内装满树脂14，从而形成所述液体层16。
装置1还包括用于选择性地照明液体层16的预定区域的照明系统30。通过所述照明，可获得有形实物2的固体层18，所述层18具有与所应用的照明图案一致的预定的形状。照明系统30包括装备在支撑物31上的LED阵列32和包括多透镜投影器40的成像系统。在其他实施例中，成像系统根据期望的构造可包括不同数量的多透镜阵列，比如仅有一个，和/或其他元件。
LED阵列32包括多个LED 34。LED 34排布在二维平面内，优选地以网格状的式样排布，这样，所述LED组成了等距的并且垂直朝向的行和列，每个LED形成了一个网格点。每个LED 34都具有面向贮液器10的底板12的发光表面36，底板12与LED阵列32的二维平面基本平行。可装备控制器38以控制，即(按照期望的亮度)打开和关闭，阵列32内的各个LED 34，以形成可被投影到液体树脂层16上的发光的LED的随时间变化的二维图案。
将基本为平面的多透镜投影器40设置在LED 34的发光表面36与将要选择性固化的液体层16之间。投影器40包括多个透镜44，优选地，针对每个LED 34设置一个透镜。优选地，可将透镜44排布为与阵列32中的LED 34的排布相一致。多透镜投影器40可以是平凸(plano-convex)型，因此，具有形成了所有透镜44的平面侧的平面侧46，以及多个凸状的，部分为球状的部分48，针对每个透镜44设置一个部分48。可以在相对的方向设置小透镜44，如图1所示。同时，多透镜投影器40形成了用于以每个发光的LED 34在液体层16的预定区域上产生一个单独的共轭光斑的这样一种方式将发光的LED的图案在液体层16上成像的成像系统。多透镜投影器40可由多种材料制成，包括玻璃和塑料。
将照明系统30可移动地安放在贮液器10的底板12下方，这样，照明系统30可在与贮液器10的底板12平行的方向8移动。照明系统30的运动可由前面提及的控制器38来控制，控制器38还控制LED 34的发光。在使用中，照明系统30可沿某一方向直线移动，该方向与LED阵列32的行和列的垂直方向成一定角度，从而增强系统的有效分辨率。在以申请人名义申请的共同待决申请EP 07150447.6中详细地描述了该技术，该申请通过引用并入本申请中以提供关于这方面的更多信息。因此，在图1中，示出了用于立体平版印刷装置1的照明系统30，该照明系统30包括：支撑单独可控的广角发光二极管(LED)34的二维阵列的平面支撑物31，该LED包括发光表面；以及相对于该阵列排布并用于将LED的发光表面投影到工作区域16上的多透镜投影器阵列40。发光表面可由LED-基板表面形成，或者等同地，由与LED-基板相邻放置的平面掩膜(planar mask)形成，这样，就将LED的聚焦图像投影到工作区域16上了。
LED阵列和多透镜阵列典型宽度尺寸为50x 5厘米，从而能将扫描图像投影在500x 500毫米的工作区域上。但是，本发明并不限于这些尺寸。其他典型的数字是：投影器像素个数为10.000到25.000或在2毫米的网格距离内放置的并且以一个角度轻微放置以形成20微米的分辨率的更多的像素。(典型地，固化层的厚度为50微米)。典型地，有形实物2可达到的生产速度可以是每小时20毫米或更快。
典型地，所述光是300纳米区域内的紫外光，尤其是300-400纳米范围内的紫外光。
根据本发明的一方面，在多透镜投影器阵列40中，对所述投影器阵列进行排布，以投影来自LED阵列的光，该LED阵列具有发光边缘区域聚焦误差240，该聚焦误差240小于或等于发光中心区域聚焦误差241。
典型的边缘区域聚焦误差240的值可以是15-25微米的范围；典型的中心区域聚焦误差241的值可以是0-30微米的范围。这在图2中示意性示出，并在图4和图5中进一步详细示出。
因此，在边缘区域中，典型地定义为相对于图像周边距离图像轴80-100％的范围内的图像的外部区域，可以看到，LED发光区域的边缘区域上的点聚焦为光斑的大小，所述光斑的尺寸，比如至少比LED发光区域的中心区域内聚焦的点的光斑的尺寸小1.5倍。
对本发明的可替换方面进行说明，图2描述了形成最大光接收锥形的锥形外侧光线(边缘光线)200。但是，只有锥形的有限部分210可正确地成像，超出这个锥形，由于像差的缘故，透镜系统可能不能产生正确的图像。这个有限孔径230表示为具有相对于投影器光轴测量的大约为17度进入角θf的多透镜投影器聚焦数值孔径(NA，Numerical Aperture)。
下表列出了示例性数字：
Figure BDA0000101085290000081
但是，根据本发明的另一方面，限定投影器的孔径220以使所述多透镜投影器阵列排布为，对来自LED阵列的以比传统光学设计中由FNA提供的角更大的角发出的光进行投影。这些较大的角在图2中由锥形200表示。需要注意的是，通过这些增大的孔径角，可将多透镜投影器阵列光学功率传输增加超过5％，典型地，甚至超过由多透镜投影器阵列聚焦数值孔径限定的最大多透镜投影器阵列功率传输的10％或甚至50％。事实上，光传输功率的增加对扫描速度直接起作用。比如，具有250mW总输出的LED将在具有0.3(相当于大约0.25的球面度)的聚焦数值孔径的投影器中传输大约20mW，使用0.8的数值孔径传输光，将基本上使光学功率传输率增加至LED发光功率的约50％或更多。
这样，通过放宽对于中心成像区域内图像光斑的聚焦限制，可利用LED在给定的成本下通常提供高输出功率(高输出/成本比)并且对于传统光学系统其发光图案相对较宽的优势。因此，通常很难有效地将输出功率传输到需要功率的平面(树脂平面)，并且同时将功率集中在一个小光斑内(从而获得高分辨率)。
LED的高输出角意味着光学输入侧必须具有大的接收角，即，在光学输入侧上的高数值孔径。
在光学设计中，随着NA增加，要实现高质量图像变得越来越难。基于这个原因，传统的光学器件通常具有0.2-0.3或者甚至低于0.2的NA。在特殊应用中，比如，薄片扫描器，可使用例如0.65的NA，但为了实现可用的图像质量，光学器件是非常复杂和昂贵的。
在本发明中，通过放宽成像要求降低在高NA时光学器件的复杂性：不再(如标准光学设计中那样)要求LED表面的每个点准确地成像为图像平面(树脂层)内的小的图像点。作为替代，本发明只要求所有图像点(LED发光表面上的所有点的图像)的总和具有在装置运行过程中使用的足够的清晰度(足够清晰的边缘)。
比如，可使用100x 100微米的正方形LED发光表面，用约1∶1的放大率成像。则成像的光分布的总和应是接近正方形的，具有能允许如50微米宽(图像强度轮廓的10％-90％的距离)倾斜的边缘。
在这些要求下，一个相对简单并且便宜的具有如NA为0.8的光学系统是可行的。
对于用于上述功能的光学掩膜50来说，可将光学掩膜50安放在LED 34的发光表面36与工作区域(即，将要选择性地固化的液体层16)之间。概括地说，光学掩膜50包括基本不透明的平面52，其中设置有多个透明的部分或孔54。应当理解，不透明和透明的概念与由LED 34发出并且适用于固化可光固化的树脂14的光的波长相关。典型地，所述光为波长为300-400纳米的紫外光，但是也可以使用波长不同的光，当然所使用的光要能够使树脂14恰当地响应。优选地，透明部分54排布为与阵列32内的LED 34的排布对齐，它们还可具有任意期望的形状，比如，圆形或矩形。在本发明不同的实施例中，光学掩膜50可采用不同的形式和形状。另外，可将光学掩膜50安放在沿着从LED34传输到工作区域的光的路径的不同的位置上。如图2可见，掩膜50可设置在小透镜体41的平面侧上，例如，作为单独的板状体52或通过气相沉积来设置。可替换地，如不透明体52′所示，锥形200也可通过掩膜52′来限制，该掩膜52′与LED 34相隔一定距离排布，但排布在支撑物31上。尽管本发明的原理可通过单个多透镜阵列来应用，但是通过堆叠的多透镜阵列可提高投影质量。因此，在该实施例中，多透镜投影器阵列40包括多个沿多透镜投影器阵列光轴堆叠的小透镜44。另外，多透镜投影器阵列40包括与LED 34阵列对齐的小透镜44的阵列；多透镜投影器阵列40还包括光学掩膜50，光学掩膜50安放在LED和工作区域之间并且具有透明部分54，透明部分54的排布与二维阵列中LED的排布相一致，该透明部分定义了一个孔径光阑，该孔径光阑允许从比进入在整个图像轮廓宽度聚焦成像的投影器阵列的最外层光线的最大进入角更大的角发出的光进入。从图2清晰可见，可聚焦成像的最外层光线的多透镜投影器阵列进入角由光锥230限定，光锥230为正确地在工作区域16上成像的最大锥形。在优选实施例中，典型的数值孔径值大于0.3；尤其是，这些值另外可通过非球面透镜表面获得。即，小透镜44可以是非球面形的，从而增加聚焦数值孔径和/或尤其是针对图像边缘区域优化成像的光斑。
在图3所示的示例性实施例中，将光学掩膜50设置在两个多透镜阵列41、42之间。正如前面的实施例，掩膜50基本用作阻断来自LED 34的发光表面36的比数值孔径角大的角的光。虽然在图2和图3中的实施例中将光学掩膜50构造为单独板状物，但是，可选地，光学掩膜50也可通过例如印刷或气相沉积获得。
图4为用于将传统设计中的光斑大小(图4A)与根据新设计的光斑大小(图4B)进行比较的聚焦误差或光斑大小示意图。从上到下，相对光源中心，图像光斑的距离为100％(＝最外层边缘区域的图像光斑)、85％、71％、0％(中心区域的图像光斑)。
在实际的透镜设计中，光源上的点并不在工作表面成像为完整的点。源点聚焦为一定形状和大小(大于零)的点光斑或图像光斑。存在点光斑质量受物理定律、光学设计中限制的自由度的数目(比如，受限的透镜元件的数目)以及给定的设计的制造中的容限影响的限制。在光学中，对于给定的源点，产生的形状和大小称为“点扩散函数”(PSF，Point Spread Function)，或者称为聚焦误差或图像光斑大小。在成像平面处PSF，比如，可借助于在物体平面移动的CCD照相机和点光源通过记录强度分布来进行测量，例如，通过在图像平面内放置图像感应器并在LED发光区域放置掩膜来遮住发光区域除很小的部分(比如，2微米的直径)外的所有区域。然后，掩膜孔径就很接近于单个光源点。
对于传感器，举例来说，可使用CCD图像传感器，比如在CCD照相机中所使用的。图像传感器应具有足够高的分辨率(足够小的像素，比如，4微米或更小)，从而精确的分辨PSF的形状。还应当校准图像传感器，从而使每个像素的输出信号都可用于测量由这个像素接收的光强度。
要根据单个值特征化PSF，可使用PSF的光斑宽度，比如，PSF的半最大值全宽度(FWHM，Full Width at Half-Maximum)。在本申请中提及的光斑宽度的数值理解为PSF的FWHM值。
本发明的实质在于主要为光源边缘附近的点的点扩散函数的较小的平均宽度选择光学设计，这使得边缘区域内图像光斑相对较小，使得越靠近光源中心的点的PSF越差，使得中心区域内图像光斑相对较大。
参照根据本发明优化的图4B(右侧)，可以看到，中心光斑的PSF较大，因此比图4A(左侧)所示的典型的传统的设计更差。但是，令人吃惊的是，这对于工作表面上的全光斑的形状来说并不重要，全光斑为光源上所有点的PSF的总和。为了使全光斑具有清晰的边缘，边缘点的PSF尤为重要。
因此，在实际设计光学系统中作为标准所使用的优化中，使用与LED发光区域边缘附近的物点共轭的图像点的聚焦误差的较强的权重因子，以及与LED发光区域中心附近的物点共轭的图像点的聚焦误差的较弱的权重因子来优化投影器光学器件(将LED的发光区域成像到工作表面上)。在一实施例中，中心区域聚焦误差的权重因子为边缘区域聚焦误差的权重因子的0％至大约50％之间。
市场上可买到的程序，比如OSLO、Code-V或ZEMAX可用于透镜设计，其中，可调节控制参数来指示向着给定的规格方向的优化，尤其是，在边缘区域内具有较小的点宽度的PSF，及在中心区域内具有较大的点宽度的PSF。控制参数可以是，比如确定与各个图像光斑大小相关的光源区域上的不同点的残留设计误差(＝＝光斑大小)的相对重要性的权重函数。通过软件优化，可确定光学表面的设计参数，比如形状和位置。
图5示出了对于具有典型的100微米宽度的发光表面的LED在传统光学设计中(图5A，上面)和根据本发明的光学设计(图5B，下面)的全像轮廓。因此，绘制出强度-距离示意图，图中示出距中心轴IA一定距离的强度轮廓。对于图A和图B，该强度为相对强度[任意单位(a.u.)]。
在图中，图像定义了中心轴IA和图像周边IP。从图中可以看到，显然图像周边可定义为强度降低至低于某一平均强度的周边，比如，低于图中所示的最大强度的50％。
通过示例，边缘区域EA从中心轴IA的延伸为图像周边IP从中心轴IA延伸的80％以上，比如90％，其中，中心区域CA从中心轴IA的延伸为图像周边IP从中心轴IA延伸的60％以下，比如40％以下。
显而易见的是，由于图5B中的全像轮廓在图像周边附近具有比图5B中的图像轮廓更陡峭的边缘，所以图5B中的全像轮廓被更清晰地限定。在比如50％的最大强度下测量的图像轮廓宽度区别不大(两种情况下都为大约120微米)，但是，在本发明的情况下，总光能在这个宽度内更为集中。本发明公开的设计不仅使得图像轮廓更清晰，而且使得接收角较高(或NA较高)，这增加了光学功率的传输。因此，在一实施例中，中心区域聚焦误差大于25微米，边缘区域聚焦误差小于25微米。比如，中心区域聚焦误差可以是在正好25微米以上到40微米之间的范围内；边缘区域聚焦误差在10微米到正好25微米以下之间的范围内。
通常，可使用最大约0.25的NA值。除此之外，较高光吞吐量的优优势不再超过光斑质量的降低。通过本发明，在多个实施例中，在有效的方式下可采用大于0.30的NA值。甚至也可以采用大于0.5或0.6的NA值。在一实际设计中，NA为0.8。
为了实现最大光吞吐量，并同时实现小图像轮廓，优选地，LED光源到工作表面的放大率为大约1∶1。也可以采用其他放大率，但是可能会造成较大的图像轮廓或较小的光吞吐量。
在一实施例中，对于0.8的NA值(接收角为2x 53.1°)排布投影器阵列以使100微米LED按1∶1的放大率成像。
具有大于1∶1的放大率的投影器阵列的示例性方面可包括通过将LED更加靠近投影器阵列，比如，更加靠近10％，来增加NA(以及光吞吐量)。这也可能会使接收角的切线也增加10％，使接收角增加到55.7°，NA增大到sin(55.7)＝0.826或3.3％，光吞吐量增加6.6％。但是，工作表面451放置的位置必须更远离大约10％，这样，图像大小增大了21％，图像强度减少大约27％(1.066/1.21∧2＝0.73)。因此，对于仅仅6.6％的光吞吐量增益，图像轮廓放大了21％。
相反，在小光斑大小非常重要的情况下，可利用小于1∶1的放大率的投影器阵列。这可能会使从LED到投影器阵列的距离增加，比如增加10％，从而减少图像轮廓宽度。这样，接收角为2×50.2，NA＝0.77(-4％)，光吞吐量为92％(-8％)。图像距离为-10％，放大率为0.9×0.9＝0.81(-19％)。图像强度为0.92/(0.81∧2)＝1.4(+40％)。但是，实际上，由于边缘很难充分地聚焦，因此图像轮廓可能仍然稍微偏大些，对于光斑大小的仅很小的增益，具有明显的光吞吐量损失(8％)。
在图6和图7中，提供了在照明系统30的结构方面上的进一步细节。这些实施例示出了照明系统30，其中，小透镜44排布为在小透镜凸侧直接邻接叠层中的另一光学元件43。尤其是，多透镜投影器阵列40通过一摞光学元件41、42、43、45形成，包括以小透镜体41、42形式的多个小透镜44，小透镜44在小透镜凸侧直接邻接叠层中的另外的光学元件42、43。
因此，将照明系统30用于立体平版印刷装置1，该照明系统30包括：支撑单独可控的广角发光二极管(LED)34的二维阵列32的平面支撑物；以及相对于该阵列排布的并用于将LED投影到工作区域16上的多透镜投影器阵列40；其中，多透镜投影器阵列40包括一摞光学元件，这些光学元件包含多个小透镜，该小透镜在小透镜凸侧与叠层中的至少一个另外的光学元件直接邻接。
尤其是，在这些实施例中，多透镜投影器阵列40包括小透镜体41、42，小透镜体41、42中的每一个都形成平凸的多透镜阵列；其中，小透镜体41或42的至少一个凸侧与叠层中的另一元件(图6：平面43；图7：相对的凸侧直接邻接排布的小透镜体42)在基本整个透镜体表面上排布的接触区域上直接邻接；因此，投影器40形成由平面支撑物31支撑的基本上为刚性的透镜体。在图6中，可提供垫片作为整体铸造在支撑物31中的凸脊400，并与小透镜体41的平面侧46直接接触。
两个实施例的区别在于在两个多透镜阵列41、42之间存在(图6)或不存在(图7)平面体43。两个实施例都具有提供了易于实现的刚性结构的优点，并且都具有高的结构容限。尤其是，支撑物31为刚性支撑物，比如铝板制成的刚性支撑物，并且包括，例如，进一步的冷却结构，如冷却剂通道或散热片，从而形成LED的散热器。通过这种结构组合，比如通过涂覆树脂层16的树脂涂覆设备60可将施加给平表面的力传导至刚性支撑物31。
这种树脂涂覆设备60可以是树脂箔导向器，设置为与工作区域16移动接触下提供树脂箔，树脂箔通常在投影器体40上施加压力，并被处理以便通过LED阵列32适当地增强图案照明。投影器40上的压力可由其他多个源，包括加速力等来提供。在图10的立体平版印刷装置中示出了上述的设备60的示例性实施例。
尽管在理论上，光学排布需要严格的尺寸公差；但是，由于立体平版印刷固化的性质，固化层内成像的像素区域可能与成像的LED发光表面36不完全相同，这放宽了聚焦成像的限制。尤其是，在一实施例中，堆叠的小透镜体41、42设置为相对的凸侧在基本整个透镜体表面上排布的接触区域上直接邻接，从而形成平的刚性投影器体40。这里，明显的，由于整平作用使得只有很小部分的成像的光受到了影响(轻微地散焦)，因此直接邻接的凸小透镜44允许轻微的整平容限。比如，在1.5毫米的总有效透镜直径中0.15毫米直径的整平部分只对传输的所有光中的大约1％造成影响。由于沿着光轴的小透镜的变短，整平部分大约为LED发光表面直径的一半。可预先设计整平部分以增加投影器体40的几何稳定性并使得小透镜体41的组装更加容易。另外，小透镜可以是菲涅耳(Fresnel)透镜，其中，可设置有环形透镜部分。内透镜部分可以是平的或至少是整平的。这样的小透镜排布可用于进一步降低高度尺寸和/或稳定透镜投影器体40。
因此，图6和图7示出了投影器叠层40与照明系统30的投影器支撑物31在基本整个表面上排布的接触区域上直接邻接。这里，在基本整个表面上排布的接触区域上的邻接是指用单独的支撑物环绕配置，如图6和图7所示，考虑到在投影器叠层表面451上施加的压力，只要所述支撑物的下垂(sagging)最小。
在一实施例中，典型地，每个光通道都可设置支撑点400，或者针对每个2×2光通道或5×5光通道、10×10光通道等设置一个支撑点。另外，可支撑整个元件表面，比如，保护板45通过小透镜体42支撑其整个区域。
因此，照明系统30A、30B的每个构造元件都通过叠层中的下方的一个元件支撑，典型地由紧靠该层本身的下方的支撑结构支撑，该层本身在至少一个支撑整个表面的结构，比如，在一实施例中，平面46或树脂层33等透明层上直接邻接(见下文)，或在基本整个元件表面上排布的多个接触区域上直接邻接。
所述支撑物可由裸LED模具34形成。这可具有通过形成与投影器叠层40的平面侧校平接触的所述模具的精确Z-配向的额外优点。
总之，优选地，公开的实施例由限定了紧凑的刚性的照明系统30A、30B的刚性叠层形成。系统30(从上到下)包括电子板311(印刷电路板，最好为弹性的)，可选地，系统30包括：多个不同材料层以及由一摞光学元件形成的投影器40。托架31和相邻的较高层之间的机械连接，比如可以是一组从托架31向上凸出的肋条400。可替换地，可设置单独的块(每个都具有平的顶部和底部)或具有为光源(LED)留出空间的孔的板(未示出)。
然后，投影器体40由下方的透镜阵列41形成，透镜阵列41典型地包括：由透明层，比如玻璃板411形成的平面侧46，和小透镜44比如透明塑料的层412，并且透镜阵列41典型地具有与玻璃板46接触的平底侧和在顶部侧的多个凸透镜表面44。
在一实施例中，装配支撑板45比如由玻璃材料形成的支撑板和保护膜(未示出)，以典型地限定在工作区域16上的非常短的，几乎为零的工作距离。需要注意的是，根据本发明要求短的，优选(几乎)为零的工作距离，可方便地与大NA工作原理相结合。
图6中平面体43的优点在于凸形小透镜体41、42的X-Y配向容易控制。另外，透明的顶部平面45可与多透镜阵列连接以便于工作表面的替换。虽然图6示出了作为支撑物的集成元件的垫片400，但是在图7中可设置单独的板状结构。根据本发明的原理，这种结构可用作限定掩膜结构的孔径。
在另一实施例中，如图8所示，可选地，可设置在包括LED阵列32的托架31之间形成增强层的树脂层33。树脂33可提高结构稳定性并且同时增强了光传输。典型地，树脂具有大约为1.3或更高(比如，1.5)的折射率并可以是光可固化的硅树脂。尽管树脂可以是可固化的类型，另外或可选地，甚至可在叠层的其他部分，比如，小透镜阵列41、42之间，提供光传输流体，从而提高光传输并进一步提高叠层的结构稳定性。比如，这可通过用期望折射率的光传输流体堆叠、密封和填充所述叠层，并可能的话固化该流体来完成。典型地，LED材料为具有大约2.5的折射率的氮化铝镓(AlGaN)。为了优化传输，树脂不必是连续的层，但可以以斑点状涂覆，只要覆盖了每个LED，并且填充了LED和LED上方的光学部分之间的空间。合适的树脂材料是用于辐射的透明材料，在一实施例中，用大约365nm的紫外线进行辐射。优选地，所述材料具有高于1.3的折射率，该折射率提供了光学设计范围，实际上为LED材料的折射率和平面46的折射率之间的值。在一实际实施例中，采用折射率n为约1.55的市售可获得的商品名为硅酮树脂(Sylgard)184的树脂。也可以选择其他材料，比如丙烯酸酯(acrylate)、聚碳酸酯。树脂层33没有经过所述光学浸没时，传输损失大约为22％，其中，添加树脂层可提高传输，达到大约仅为7％的损失。因此，可使光学功率传输提高大约20％。方便的是，所述树脂为可光固化的类型，该树脂可通过使用LED 34来固化。此外，在一实施例中，在可固化树脂中设置刚性垫片(未示出)从而提高结构稳定性，在固化后可移除所述垫片。可替换地，垫片可由LED表面形成，在该LED表面，仅树脂的薄膜可形成功率传输界面。方便的是，树脂保护了LED粘合的机械完整性，尤其是，电路粘合的机械完整性。
在另一实施例30E中，如图9A所示，支撑物可体现为在透镜层42的凸光学表面44之间的凹侧上形成的凸出物440，或体现为照明系统30F(图9B)中的中间支撑层501。可替换地，该支撑层可由多个单独的支撑物(比如，滚珠)形成，但是，优选地，该层由形成有用于光路的穿孔的整体穿孔板501形成。方便的是，图3的抗杂散光(anti-straylight)掩膜50可用于这样的目的。
照明系统30的方向可适当地倒转，以使LED排布在顶部平表面上，使工作区域排布在底侧上。
图10为树脂涂覆设备60的另一实施例，设置该树脂涂覆设备60以提供与工作区域16移动接触的树脂箔，典型地该树脂箔施加压力在投影器体40上，并被处理以便通过LED阵列32适当地增强图案照明。
在专利申请PCT/NL2009/050783中公开的系统120包括挠性箔106形式的构造形状，在此通过引用将该申请并入本申请中。在箔106上，液体层100形成了有限的高度以与有形实物150接触。通过对LED阵列适当的控制，可设置本发明公开的照明系统30，以对液体层100的预定区域进行固化，所述液体层100与箔106邻接，从而获得有形实物150的固体层，这样，该固定层具有预定的形状。
为了使照明系统39的光或其他射线能固化液体层100，优选地，挠性箔106对于至少具有仅一侧光滑，另一侧可选地为不光滑的薄膜106的射线透明。
在该实施例中，可移动的箔导向台180位于构造模型150的下面。另外，在所述示例性实施例中，照明系统30位于可移动的箔导向台180上，箔导向元件60之间，从而通过箔106暴露出未固化的材料层。
在该实施例中，每次固化和分离新的一层后，承板(z-台)15与有形实物5一起向上移动，有形实物包括其上粘附的固化层。因此，逐层生产有形实物的方法是循环的方法，其中，所描述的定位、固化和分离的步骤一起包含在该方法的一个单循环步骤中。
在所示示例中，箔6对于来自照明系统30的射线是透明的。可移动的z-台140在新的可固化材料层提供给有形实物150前可在z方向上移动。
可设置箔106用于将由分配器(未示出)供应的可固化层材料10运送至有形实物150并将移除的未固化的材料从有形实物150中运送走。
在一实施例中，对于每个层，总是需要两个处理步骤：在箔106上提供树脂层，暴露该树脂；在许多应用中，还包括从构造表面释放未暴露的树脂(在附图示例中“剥落”)。
系统102可设置振动阻尼200和保护帽。可设置控制器来控制由系统120执行的方法步骤。
尽管已经结合附图对本发明的示例性实施例进行了说明，但是，应当理解，本发明并不限于这些实施例。尽管某些实施例对作为本发明进一步方面的某些可选特征进行了详细描述，但是该描述是为了包含并具体公开这些特征的所有组合，除非特别指出，或者实际上是不存在的。本领域的技术人员在不背离本发明权利要求的范围或精神实质的情况下，可对本发明进行各种变化或修改。

Claims (20)

1.一种用于立体平版印刷装置(1)的照明系统(30)，其特征在于，所述照明系统包括：
平面支撑物，用于支撑单独可控的广角发光二极管LED(34)的二维阵列(32)；以及
相对于阵列(32)排布的多透镜投影器阵列(40)，用于将LED的聚焦图像投影到工作区域(16)上；
其中，所述多透镜投影器阵列具有小于中心区域聚焦误差的边缘区域聚焦误差。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述中心区域聚焦误差大于25微米，边缘区域聚焦误差小于25微米。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述多透镜投影器阵列(40)包括与LED的阵列对齐的小透镜阵列；多透镜投影器阵列(40)还包括安放在LED和工作区域之间并且具有透明部分(54)的光学掩膜(50)，该透明部分(54)的排布与二维阵列中LED的排布相一致，该透明部分限定了孔径光阑，该孔径光阑允许从比进入能聚焦成像的投影器阵列的最外层光线的最大进入角大的角发出的光进入。
4.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述小透镜的数值孔径大于0.3。
5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述多透镜投影器阵列(40)包括一摞光学元件，该光学元件包括多个小透镜，该小透镜与叠层中另外的光学元件在小透镜凸侧上直接邻接。
6.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于，所述多个小透镜(44)形成平凸多小透镜体(41，42)；其中，多小透镜体(41)的至少一个凸侧与叠层中另外的光学元件在基本整个透镜体表面排布的接触区域上直接邻接。
7.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于，所述叠层中另外的光学元件通过平面(43)或通过另外的小透镜体(42)形成，该小透镜体(42)设置为相对的凸侧与多小透镜体(41)的凸侧直接邻接。
8.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于，投影器体(40)与支撑物(31)在基本整个表面上排布的接触区域直接邻接。
9.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述光学掩膜(50)，比如通过气相沉积方法，沉积在小透镜体的平面侧上。
10.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述光学掩膜(50)为单独的板状物。
11.根据权利要求10所述的照明系统，其特征在于，投影器系统(40)包括：
第一多透镜阵列(41)；
第二多透镜阵列(42)，
其中，光学掩膜(50)安放在第一多透镜阵列(41)和第二多透镜阵列(42)之间。
12.根据上述权利要求中任一项所述的照明系统，其特征在于，所述LED(34)排布为等距和垂直的行和列。
13.一种用于立体平版印刷装置(1)的照明系统(30)，其特征在于，所述照明系统包括：
平面支撑物，用于支撑单独可控的广角发光二极管LED(34)的二维阵列(32)；以及
相对于该阵列排布的多透镜投影器阵列(40)，用于将LED投影到工作区域(16)上；其中，多透镜投影器阵列(40)包括一摞光学元件，该光学元件包括多个小透镜(44)，该小透镜(44)与叠层中至少一个另外的光学元件在小透镜凸侧直接邻接。
14.根据权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述多个小透镜(44)形成平凸多小透镜体(41，42)；其中，多小透镜体(41)的至少一个凸侧在基本整个透镜体表面上排布的接触区域上直接邻接。
15.根据权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述另外的光学元件通过平面(43)或另外的小透镜体(42)形成，该另外的小透镜体(42)排布为相对的凸侧与多小透镜体(41)的凸侧直接邻接，从而形成平的刚性投影器体。
16.一种用于立体平版印刷装置(1)的照明系统(30)，其特征在于，所述照明系统包括：
平面支撑物(31)；
多透镜投影器阵列(40)，该多透镜投影器阵列通过平面侧(46)上的阵列(32)机械地支撑在平面支撑物(31)上，并具有工作表面(451)，该工作表面(451)设置为容纳用于在工作表面(451)上涂覆树脂层(16)的树脂涂覆设备(60)，投影器阵列(40)用于将LED投影在树脂层(16)上，单独可控的发光二极管LED(34)的二维阵列(32)排布在平面支撑物(31)和多透镜投影器(40)之间；
其中，平面支撑物(31)和平面侧(46)被支撑在基本整个平面侧(46)上排布的接触区域(33，400)上；从而照明系统形成刚性体(30)。
17.根据权利要求16所述的照明系统，其特征在于，将所述接触区域设置为多个在刚性支撑物(31)中整体铸造的凸出物(400)。
18.根据权利要求16所述的照明系统，其特征在于，所述接触区域由LED(34)提供。
19.根据权利要求16所述的照明系统，其特征在于，所述接触区域由LED(34)提供，其中，接触区域由穿孔板结构提供。
20.根据权利要求16所述的照明系统，其特征在于，所述接触区域由浸没了LED(34)的透明树脂层(33)形成。
CN201080017812.7A 2009-03-06 2010-03-08 用于立体平版印刷装置的照明系统 Expired - Fee Related CN102414620B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09154568.1 2009-03-06
EP09154568A EP2226683A1 (en) 2009-03-06 2009-03-06 Illumination system for use in a stereolithography apparatus
PCT/NL2010/050115 WO2010101465A1 (en) 2009-03-06 2010-03-08 Illumination system for use in a stereolithography apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102414620A true CN102414620A (zh) 2012-04-11
CN102414620B CN102414620B (zh) 2014-10-29

Family

ID=40995415

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080017812.7A Expired - Fee Related CN102414620B (zh) 2009-03-06 2010-03-08 用于立体平版印刷装置的照明系统
CN201080018919.3A Expired - Fee Related CN102414624B (zh) 2009-03-06 2010-03-08 用于立体平版印刷设备中的照明系统

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080018919.3A Expired - Fee Related CN102414624B (zh) 2009-03-06 2010-03-08 用于立体平版印刷设备中的照明系统

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8873024B2 (zh)
EP (3) EP2226683A1 (zh)
JP (3) JP6116118B2 (zh)
CN (2) CN102414620B (zh)
CA (2) CA2754337C (zh)
WO (2) WO2010101465A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104108182A (zh) * 2014-07-14 2014-10-22 上海交通大学 采用led阵列微投影光源的光固化3d成型系统
CN104108182B (zh) * 2014-07-14 2016-11-30 上海交通大学 采用led阵列微投影光源的光固化3d成型系统
CN106827515A (zh) * 2017-02-20 2017-06-13 大族激光科技产业集团股份有限公司 3d打印成像校准方法和系统
CN107297895A (zh) * 2016-04-14 2017-10-27 施乐公司 使用可溶解纸的电子照相3‑d打印
CN110142958A (zh) * 2019-06-18 2019-08-20 天马微电子股份有限公司 一种3d打印装置
CN110370627A (zh) * 2019-08-08 2019-10-25 中国科学院广州生物医药与健康研究院 一种3d光固化的方法和3d光固化设备

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8777602B2 (en) 2008-12-22 2014-07-15 Nederlandse Organisatie Voor Tobgepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Method and apparatus for layerwise production of a 3D object
US8678805B2 (en) 2008-12-22 2014-03-25 Dsm Ip Assets Bv System and method for layerwise production of a tangible object
JP5873720B2 (ja) 2008-12-22 2016-03-01 ネーデルランデ オルガニサチエ ヴォール トエゲパスト−ナツールウェテンスハペリエク オンデルゾエク ティーエヌオーＮｅｄｅｒｌａｎｄｓｅ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｅ Ｖｏｏｒ Ｔｏｅｇｅｐａｓｔ−Ｎａｔｕｕｒｗｅｔｅｎｓｃｈａｐｐｅｌｉｊｋ Ｏｎｄｅｒｚｏｅｋ Ｔｎｏ ３ｄ有体物の積層製造の方法とそのシステム
EP2226683A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-08 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Illumination system for use in a stereolithography apparatus
US9151782B2 (en) * 2009-07-31 2015-10-06 Pulse Electronics, Inc. Current sensing devices and methods
US9001425B2 (en) 2011-07-29 2015-04-07 V Technology Co., Ltd. Microlens array and scanning exposure device using same
TWI448732B (zh) * 2012-05-03 2014-08-11 Young Optics Inc 立體打印裝置
TW201417250A (zh) * 2012-07-17 2014-05-01 海特根微光學公司 光學模組，特別是光電模組，及其製造方法
US9547231B2 (en) * 2013-06-12 2017-01-17 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Device and method for making photomask assembly and photodetector device having light-collecting optical microstructure
US9771998B1 (en) 2014-02-13 2017-09-26 Hrl Laboratories, Llc Hierarchical branched micro-truss structure and methods of manufacturing the same
US9733429B2 (en) 2014-08-18 2017-08-15 Hrl Laboratories, Llc Stacked microlattice materials and fabrication processes
GB201501382D0 (en) * 2015-01-28 2015-03-11 Structo Pte Ltd Additive manufacturing device with release mechanism
KR20160112482A (ko) * 2015-03-19 2016-09-28 엘지전자 주식회사 3d 프린터
JP6532122B2 (ja) * 2015-04-01 2019-06-19 株式会社ミマキエンジニアリング 三次元造形物の製造方法
KR101593963B1 (ko) * 2015-07-30 2016-02-15 조남직 노광용 광원모듈 유닛 및 그 광원모듈 유닛이 구비된 노광장치
KR101779986B1 (ko) * 2015-08-20 2017-09-19 한국기계연구원 어레이형 광원장치를 구비한 3차원 구조물 조형장치 및 조형방법
DE102015115810A1 (de) 2015-09-18 2017-03-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauteil und 3D-Drucker
ITUB20154169A1 (it) 2015-10-02 2017-04-02 Thelyn S R L Metodo e apparato di foto-indurimento a substrato auto-lubrificante per la formazione di oggetti tridimensionali.
NL2016716B1 (en) * 2016-05-02 2017-11-10 Nts Systems Dev B V Exposure system, printing system, method for additive manufacturing, a composition, and the use thereof.
CN107627600B (zh) * 2016-07-14 2019-12-24 东友科技股份有限公司 曝光成型装置及其曝光成型方法
EP3508330A4 (en) * 2016-09-01 2020-04-22 Khalip, Oleg Yurevich DEVICE AND METHOD FOR FORMING A THREE-DIMENSIONAL OBJECT FROM A LIQUID POLYMER
US11179926B2 (en) 2016-12-15 2021-11-23 General Electric Company Hybridized light sources
KR101800667B1 (ko) * 2016-12-23 2017-12-20 (주)레이 Lcd 방식 3d 프린터
JP7055424B2 (ja) * 2017-01-25 2022-04-18 ネクサ３ディー インコーポレイテッド 立体物を形成するために液体ポリマーの光硬化のための光エンジンを用いる方法および装置
CN111246990B (zh) * 2017-10-20 2022-06-28 福姆实验室公司 用于增材制造中光的应用的技术及相关系统和方法
US20200338826A1 (en) * 2017-12-22 2020-10-29 Ryujin Lab, Inc. 3d printer and printing system
CN110394980A (zh) * 2018-04-24 2019-11-01 三纬国际立体列印科技股份有限公司 立体打印系统
WO2020014344A1 (en) 2018-07-10 2020-01-16 3D Systems, Inc. Three dimensional (3d) printer with high resolution light engine
WO2020112175A1 (en) * 2018-11-29 2020-06-04 Arconic Inc. Systems and methods for additive manufacturing
JP7267761B2 (ja) * 2019-01-31 2023-05-02 キヤノン株式会社 光源装置、照明装置、露光装置及び物品の製造方法
US11498283B2 (en) 2019-02-20 2022-11-15 General Electric Company Method and apparatus for build thickness control in additive manufacturing
US11794412B2 (en) 2019-02-20 2023-10-24 General Electric Company Method and apparatus for layer thickness control in additive manufacturing
US11179891B2 (en) 2019-03-15 2021-11-23 General Electric Company Method and apparatus for additive manufacturing with shared components
EP3953177B1 (en) * 2019-04-12 2024-01-10 3D Systems, Inc. Large array stereolithography with efficient optical path
CN110524874B (zh) * 2019-08-23 2022-03-08 源秩科技（上海）有限公司 光固化3d打印装置及其打印方法
WO2021048746A1 (zh) * 2019-09-10 2021-03-18 默司科技股份有限公司 智慧光罩及其曝光设备、曝光方法和曝光图案形成方法
DE102019007073A1 (de) * 2019-10-11 2021-04-15 Voxeljet Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von 3D-Formteilen mittels Hochleistungsstrahler
DE102019007595A1 (de) 2019-11-01 2021-05-06 Voxeljet Ag 3d-druckverfahren und damit hergestelltes formteil unter verwendung von ligninsulfat
CN110969656B (zh) * 2019-12-10 2023-05-12 长春精仪光电技术有限公司 一种基于机载设备激光光束光斑大小的检测方法
KR102367742B1 (ko) * 2019-12-10 2022-02-25 (주)캐리마 선형광원 장치 및 이를 포함하는 3d프린터
WO2021162365A2 (ko) * 2020-02-11 2021-08-19 주식회사 캐리마 3d 프린터
KR102232234B1 (ko) * 2020-05-12 2021-03-25 포항공과대학교 산학협력단 면광원 장치 및 이를 구비한 3차원 프린터
US11413819B2 (en) 2020-09-03 2022-08-16 NEXA3D Inc. Multi-material membrane for vat polymerization printer
US11707883B2 (en) 2020-11-20 2023-07-25 General Electric Company Foil interaction device for additive manufacturing
US11865780B2 (en) 2021-02-26 2024-01-09 General Electric Company Accumalator assembly for additive manufacturing
US11951679B2 (en) 2021-06-16 2024-04-09 General Electric Company Additive manufacturing system
US11731367B2 (en) 2021-06-23 2023-08-22 General Electric Company Drive system for additive manufacturing
US11958249B2 (en) 2021-06-24 2024-04-16 General Electric Company Reclamation system for additive manufacturing
US11958250B2 (en) 2021-06-24 2024-04-16 General Electric Company Reclamation system for additive manufacturing
US11826950B2 (en) 2021-07-09 2023-11-28 General Electric Company Resin management system for additive manufacturing
CN113547745A (zh) * 2021-07-23 2021-10-26 上海复志信息技术有限公司 光固化打印机显示装置、3d打印机、控制方法、装置及电子装置
US11813799B2 (en) 2021-09-01 2023-11-14 General Electric Company Control systems and methods for additive manufacturing
WO2023190399A1 (ja) * 2022-03-28 2023-10-05 三井化学株式会社 光造形装置、光造形装置用の縮小投影光学部品、及び光造形物の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004013692A2 (en) * 2002-08-02 2004-02-12 Massachusetts Institute Of Technology System and method for maskless lithography using an array of sources and an array of focusing elements
CN1667516A (zh) * 2004-03-09 2005-09-14 Asml荷兰有限公司 光刻设备及器件制作方法
CN101095084A (zh) * 2004-12-14 2007-12-26 拉多韦有限公司 形成用于光刻转印的准直uv光线的方法和设备
US20080111983A1 (en) * 2005-01-14 2008-05-15 Carl Zeiss Smt Ag Illumination System for a Microlithographic Projection Exposure Apparatus
WO2008118263A1 (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Stratasys, Inc. Extrusion-based layered deposition systems using selective radiation exposure

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49893B1 (zh) * 1969-10-16 1974-01-10
JPH07119841B2 (ja) * 1986-10-31 1995-12-20 京セラ株式会社 ボールレンズ保持体およびその製造方法およびこれを用いたボールレンズの装着方法
JPH0698684B2 (ja) * 1987-06-12 1994-12-07 松下電器産業株式会社 光学的造形装置
JPH0243501A (ja) * 1988-08-04 1990-02-14 Omron Tateisi Electron Co レンズ・アレイ，ならびにレンズ・アレイを利用した撮像装置およびマルチ・スポット用光源装置
JP2696797B2 (ja) * 1989-09-20 1998-01-14 日本板硝子株式会社 屈折率分布型レンズアレイ
JP2781453B2 (ja) * 1990-08-13 1998-07-30 松下電子工業株式会社 発光ダイオード光源装置
US5084714A (en) 1990-11-28 1992-01-28 Eastman Kodak Company Narrow led printheads and gradient index lens array for use therewith
JPH04326655A (ja) * 1991-04-26 1992-11-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 等倍読取装置
US5274732A (en) 1992-01-06 1993-12-28 Eastman Kodak Company Mount for linear lens array
JP3515801B2 (ja) * 1994-01-06 2004-04-05 リコー光学株式会社 光学デバイス用材料・光学デバイス・光学デバイス製造方法
JPH07205303A (ja) * 1994-01-14 1995-08-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 微細加工装置用の光学系
EP0715044A1 (en) 1994-11-30 1996-06-05 Texas Instruments Incorporated Lock having an interrogation antenna and method of construction
JPH08234071A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Kyocera Corp 画像装置
JP3350918B2 (ja) * 1996-03-26 2002-11-25 株式会社高岳製作所 ２次元配列型共焦点光学装置
JP4145978B2 (ja) 1997-11-11 2008-09-03 ナブテスコ株式会社 光造形装置及び方法
JP3969857B2 (ja) * 1998-08-17 2007-09-05 株式会社リコー 結像素子アレイ
JP2000241754A (ja) * 1999-02-19 2000-09-08 Ricoh Co Ltd 結像素子アレイおよびこれを用いた光プリントヘッド並びに画像形成装置
US6391245B1 (en) 1999-04-13 2002-05-21 Eom Technologies, L.L.C. Method for creating three-dimensional objects by cross-sectional lithography
JP4271841B2 (ja) * 2000-04-05 2009-06-03 ローム株式会社 レンズアレイユニットおよびこれを備えた光学装置
JP2002316363A (ja) 2001-02-16 2002-10-29 Fuji Photo Film Co Ltd 光造形装置及び露光ユニット
US6927018B2 (en) * 2001-10-29 2005-08-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three dimensional printing using photo-activated building materials
JP2004148698A (ja) 2002-10-31 2004-05-27 Nippon Seiki Co Ltd Ｌｅｄプリントヘッド
CN101444959B (zh) * 2003-05-01 2012-08-22 奥布吉特几何有限公司 快速成型装置
EP1480080A1 (en) 2003-05-22 2004-11-24 ASML Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP4341832B2 (ja) 2003-12-08 2009-10-14 鈴鹿富士ゼロックス株式会社 Ｌｅｄプリントヘッドの製造方法
US7251020B2 (en) 2004-07-30 2007-07-31 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7609362B2 (en) 2004-11-08 2009-10-27 Asml Netherlands B.V. Scanning lithographic apparatus and device manufacturing method
JP2007190811A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Nikon Corp 三次元造形物造形方法
JP2008070629A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Nikon Corp 光検出装置、カメラ、焦点検出装置および光学特性測定装置
US20090002669A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Optical Associates, Inc. Ultraviolet light-emitting diode exposure apparatus for microfabrication
JP5088114B2 (ja) * 2007-12-04 2012-12-05 ソニー株式会社 光造形装置
WO2009107095A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Apparatus for spreading light from multiple sources to eliminate visible boundaries therebetween, light therapy devices including such apparatus, and methods
WO2010043275A1 (en) * 2008-10-17 2010-04-22 Huntsman Advanced Materials (Switzerland) Gmbh Improvements for rapid prototyping apparatus
EP2226683A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-08 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Illumination system for use in a stereolithography apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004013692A2 (en) * 2002-08-02 2004-02-12 Massachusetts Institute Of Technology System and method for maskless lithography using an array of sources and an array of focusing elements
CN1667516A (zh) * 2004-03-09 2005-09-14 Asml荷兰有限公司 光刻设备及器件制作方法
CN101095084A (zh) * 2004-12-14 2007-12-26 拉多韦有限公司 形成用于光刻转印的准直uv光线的方法和设备
US20080111983A1 (en) * 2005-01-14 2008-05-15 Carl Zeiss Smt Ag Illumination System for a Microlithographic Projection Exposure Apparatus
WO2008118263A1 (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Stratasys, Inc. Extrusion-based layered deposition systems using selective radiation exposure

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104108182A (zh) * 2014-07-14 2014-10-22 上海交通大学 采用led阵列微投影光源的光固化3d成型系统
CN104108182B (zh) * 2014-07-14 2016-11-30 上海交通大学 采用led阵列微投影光源的光固化3d成型系统
CN107297895A (zh) * 2016-04-14 2017-10-27 施乐公司 使用可溶解纸的电子照相3‑d打印
CN107297895B (zh) * 2016-04-14 2020-03-20 施乐公司 使用可溶解纸的电子照相3-d打印
CN106827515A (zh) * 2017-02-20 2017-06-13 大族激光科技产业集团股份有限公司 3d打印成像校准方法和系统
CN110142958A (zh) * 2019-06-18 2019-08-20 天马微电子股份有限公司 一种3d打印装置
CN110370627A (zh) * 2019-08-08 2019-10-25 中国科学院广州生物医药与健康研究院 一种3d光固化的方法和3d光固化设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP2226683A1 (en) 2010-09-08
US20120063131A1 (en) 2012-03-15
JP2012519874A (ja) 2012-08-30
CN102414624A (zh) 2012-04-11
WO2010101465A1 (en) 2010-09-10
CA2754337A1 (en) 2010-09-10
EP2404221B1 (en) 2019-07-24
EP2404220B1 (en) 2020-04-29
JP5894439B2 (ja) 2016-03-30
JP2015171820A (ja) 2015-10-01
JP6116118B2 (ja) 2017-04-19
CA2754334C (en) 2017-12-19
EP2404220A1 (en) 2012-01-11
US20120057143A1 (en) 2012-03-08
JP6042939B2 (ja) 2016-12-14
CA2754337C (en) 2017-06-20
US8873024B2 (en) 2014-10-28
CN102414620B (zh) 2014-10-29
WO2010101466A1 (en) 2010-09-10
CN102414624B (zh) 2014-12-03
JP2012519875A (ja) 2012-08-30
CA2754334A1 (en) 2010-09-10
US8836916B2 (en) 2014-09-16
EP2404221A1 (en) 2012-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102414620B (zh) 用于立体平版印刷装置的照明系统
TWI705887B (zh) 造形裝置及造形方法
JP2019199084A (ja) レーザー印刷システム
US7970269B2 (en) Image acquisition apparatus
JP2011223190A (ja) 画像読取り装置、及びこれに用いる光学モジュール
WO2000058762A1 (fr) Unite de mosaique de lentilles, son procede de fabrication et dispositif optique l'utilisant
CN1646992A (zh) 成像方法
CN113492218B (zh) 光学装置以及三维造型装置
CN107783206A (zh) 双层微透镜阵列光学元件
CN108351498A (zh) 用于制造三维物体的曝光光学器件和设备
CN109094023B (zh) 3d打印机用打印模组、打印方法及3d打印机
EP3771936A1 (en) Laser unit, laser marker, and laser printing system
KR20100010466U (ko) 사각 적층 유리렌즈 모듈
US20240064275A1 (en) Optical apparatus and three-dimensional modeling apparatus
KR102120561B1 (ko) 장인 기술을 구현하는 3d 프린터 및 3d 프린팅 시스템
JP7056026B2 (ja) 光源装置
JP2024065760A (ja) ライン光照射装置及び検査システム
CN114754301A (zh) 便携式照明装置
CN113287001A (zh) 用于光学系统的多重图像获取装置
KR20220004140A (ko) 물체를 층층이 적층 제조하기 위한 적층 제조 기계
JP2007329934A (ja) 光学系および光学装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141029