CN113490584B - 光照射装置、光照射方法、光照射装置的动作方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开的技术提供一种在使用光固化树脂制造光学元件时,能够降低由光固化树脂的固化速度引起的变形的光照射装置、光照射方法及程序。一种光照射装置,其包括:扫描部,对光固化树脂扫描光;以及变更部,改变光的强度,该光照射装置中,扫描部通过对光固化树脂扫描光而由光固化树脂产生自由基,在自由基聚合完成之前,对光固化树脂重叠扫描光,变更部针对每个划分区域改变如下的光的强度,该光是由扫描部对通过划分光固化树脂得到的多个划分区域中的每一个进行扫描的光。
Description
技术领域
本公开的技术涉及光照射装置、光照射方法、光照射装置的动作方法及程序。
背景技术
专利文献1中公开了对涂布的光固化性树脂进行曝光来使其固化的树脂固化方法。专利文献1中记载的树脂固化方法中,以使光固化性树脂曝光的区域与光固化性树脂的固化预定面积相比成为微小面积的方式,用掩模限制曝光用照射光,并使曝光区域相对于光固化性树脂相对移动而扫描1次光固化性树脂的固化预定面积。
专利文献2中公开了通过在紫外线光源与光学元件之间插入中央部与周边部的透射率不同的滤光器而生成照射光的强度分布,从而使树脂层的中央部与周边部的照度分布均匀化的方法。
专利文献3中公开了通过在紫外线光源与光学元件之间配置液晶面板,并控制液晶面板的透射时间和遮光时间而生成照射时间有面内分布,使树脂层的中央部与周边部的最终固化时间均匀的方法。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-291159号公报
专利文献2:日本特开平4-161305号公报
专利文献3:日本特开平7-108623号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
本公开的技术所涉及的一实施方式提供一种与不考虑光固化树脂的固化特性而对光固化树脂照射光的情况相比,能够降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂产生的变形的光照射装置、光照射方法及程序。
用于解决技术课题的手段
本公开的技术所涉及的第1方式是一种光照射装置,其包括:照射部,对光固化树脂照射光;以及变更部,改变光的强度,该光照射装置中,照射部通过对光固化树脂照射光而由光固化树脂产生自由基,在自由基的聚合反应停止之前,对光固化树脂重叠照射光,变更部针对每个划分区域改变如下的光的强度,该光是由照射部对通过划分光固化树脂得到的多个划分区域中的每一个进行照射的光。由此,与不考虑光固化树脂的固化特性而对光固化树脂照射光的情况相比,能够降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂产生的变形。
本公开的技术所涉及的第2方式是一种光照射装置,其包括:照射部,对光固化树脂照射光;以及变更部,改变光的强度,该光照射装置中,照射部通过对光固化树脂照射光而由光固化树脂产生自由基,在自由基的生长中,对光固化树脂重叠照射光,变更部针对每个划分区域改变如下的光的强度,该光是由照射部对通过划分光固化树脂得到的多个划分区域中的每一个进行照射的光。由此,与不考虑光固化树脂的固化特性而对光固化树脂照射光的情况相比,能够降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂产生的变形。
本公开的技术所涉及的第3方式是根据第1方式或第2方式所涉及的光照射装置,其中,照射部对光固化树脂扫描光。由此,能够沿着光的扫描线使光固化树脂固化。
本公开的技术所涉及的第4方式是根据第1方式至第3方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,照射部在达到自由基的寿命之前对光固化树脂重叠照射光。由此,与达到自由基的寿命之后对光固化树脂重叠照射光的情况相比,能够使通过光照射到光固化树脂而产生的自由基不易受到重叠照射在光固化树脂上的光的影响。
本公开的技术所涉及的第5方式是一种光照射装置,其中,照射部对光固化树脂的整个区域照射光。由此,与不考虑光固化树脂的固化特性而对光固化树脂照射光的情况相比,能够降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂的整个区域产生的变形。
本公开的技术所涉及的第6方式是根据第1方式至第5方式中任一方式所涉及的光照射装置,其还包括接收部,接收表示对光固化树脂照射的光的强度分布的分布信息,变更部根据由接收部接收的分布信息改变光的强度。由此,能够以根据内容更新的分布信息改变的强度对光固化树脂照射光。
本公开的技术所涉及的第7方式是根据第6方式所涉及的光照射装置,光固化树脂被附加于光学元件,根据光学元件的光学特性确定分布。由此,与和光学元件的光学特性无关地确定分布的情况相比,能够高精度地降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂产生的变形。
本公开的技术所涉及的第8方式是根据第7方式所涉及的光照射装置,其中,光固化树脂夹在支撑光学元件的支撑部件与光学元件之间,根据光学元件的光学特性和支撑部件的光学特性确定分布。由此,与和光学元件的光学特性和支撑部件的光学特性无关地确定分布的情况相比,能够高精度地降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂产生的变形。
本公开的技术所涉及的第9方式是根据第7方式或第8方式所涉及的光照射装置,其中,光学元件为透镜。由此,与和透镜的光学特性无关地确定分布的情况相比,能够高精度地降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂产生的变形。
本公开的技术所涉及的第10方式是根据第1方式至第9方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,光固化树脂为紫外线固化树脂。由此,与未考虑紫外线固化树脂的固化特性而对紫外线固化树脂照射光的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂的固化速度而在紫外线固化树脂产生的变形。
本公开的技术所涉及的第11方式是一种光照射方法,其包括:照射步骤,对光固化树脂照射光;以及变更步骤,改变光的强度,该光照射方法中,照射步骤通过对光固化树脂照射光由光固化树脂产生自由基,在自由基的聚合反应停止之前,对光固化树脂重叠照射光,变更步骤中,针对每个划分区域改变如下的光的强度,该光是通过照射步骤对通过划分光固化树脂得到的所述多个划分区域中的每一个进行照射的光。由此,与不考虑光固化树脂的固化特性而对光固化树脂照射光的情况相比,能够降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂产生的变形。
本公开的技术所涉及的第12方式是一种光照射方法,其包括:照射步骤,对光固化树脂照射光;以及变更步骤,改变光的强度,该光照射方法中,照射步骤通过对光固化树脂照射光由光固化树脂产生自由基,在自由基的生长中,对光固化树脂重叠照射光,变更步骤中,针对每个划分区域改变如下的光的强度,该光是通过照射步骤对通过划分光固化树脂得到的所述多个划分区域中的每一个进行照射的光。由此,与不考虑光固化树脂的固化特性而对光固化树脂照射光的情况相比,能够降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂产生的变形。
本公开的技术所涉及的第13方式是一种程序,其用于使计算机作为第1方式至第10方式中任一方式所涉及的光照射装置中包含的变更部发挥作用。由此,与不考虑光固化树脂的固化特性而对光固化树脂照射光的情况相比,能够降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂产生的变形。
本公开的技术所涉及的第14方式是一种光照射装置,其包括:照射部,具备对从光源射出的光进行调制的光调制元件,经由光调制元件对光固化树脂照射从光源射出的光;以及控制部,通过进行光调制元件的控制,使朝向光固化树脂的光的照射能量以3级以上的多级分布。
本公开的技术所涉及的第15方式是根据第14方式所涉及的光照射装置,其中,光调制元件是具备能够改变从光源射出的光的反射方向的多个反射部件的反射方向变更元件,或者是具有能够改变从光源射出的光的透射率的多个透光率变更区域的透射率变更元件,照射部将从光源射出的光经由多个反射部件或多个透光率变更区域照射到光固化树脂,控制部通过反射部件进行改变光的反射方向的控制或者进行改变透光率变更区域的透射率的控制。
本公开的技术所涉及的第16方式是根据第14方式或第15方式所涉及的光照射装置,其中,控制是使照射能量的分布与光固化树脂的特性相应的控制。
本公开的技术所涉及的第17方式是根据第14方式至第16方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,照射部具有将已调制的光投影到光固化树脂的投影光学系统,控制是使照射能量的分布与投影光学系统的特性相应的控制。
本公开的技术所涉及的第18方式是根据第14方式至第17方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,光固化树脂被附加于光学元件,控制是使照射能量的分布与光学元件的光学特性相应的控制。由此,与不考虑光固化树脂的固化特性而对光固化树脂照射光的情况相比,能够降低由光固化树脂的固化速度引起的在光固化树脂的整个区域产生的变形。
本公开的技术所涉及的第19方式是根据第18方式所涉及的光照射装置,其中,光固化树脂夹在支撑光学元件的支撑部件与光学元件之间,控制是使照射能量的分布与光学元件的光学特性和支撑部件的光学特性相应的控制。
本公开的技术所涉及的第20方式是根据第18方式或第19方式所涉及的光照射装置,其中,光学元件为透镜。
本公开的技术所涉及的第21方式是根据第14方式至第20方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,当光固化树脂为均匀厚度时,控制是使照射到光固化树脂的光的照射能量的分布均匀的控制。
本公开的技术所涉及的第22方式是根据第15方式、引用第15方式的第16方式至第21方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,多个反射部件或多个透光率变更区域配置成平面状。
本公开的技术所涉及的第23方式是根据第14方式至第22方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,控制部进行校正控制,该校正控制中,根据光源和光调制元件中的至少一方的经时变化来改变照射能量。
本公开的技术所涉及的第24方式是根据引用第15方式的第23方式所涉及的光照射装置,其具备光检测部,检测由反射部件反射的光或透射透光率变更区域的光的光量,控制部根据光检测部的检测结果进行校正控制。
本公开的技术所涉及的第25方式是根据第24方式所涉及的光照射装置,其中,当从反射部件观察时,光检测部配置在与光固化树脂不同的方向上,当光检测部检测光量时,控制部进行利用反射部件使从光源射出的光向光检测部反射的控制。
本公开的技术所涉及的第26方式是根据第15方式、引用第15方式的第16方式至第21方式及第22方式至第25方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,反射方向变更元件为MEMS。
本公开的技术所涉及的第27方式是根据第26方式所涉及的光照射装置,其中,MEMS为DMD。
本公开的技术所涉及的第28方式是根据第14方式至第27方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,照射的每一次的照射时间设定为小于光固化树脂的自由基寿命的时间。
本公开的技术所涉及的第29方式是根据第14方式至第27方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,控制部进行如下控制:通过将经由光调制元件从照射部照射的光照射到光固化树脂,从而从光固化树脂产生自由基,在自由基的聚合反应停止之前,对光固化树脂重叠照射光。
本公开的技术所涉及的第30方式是根据第14方式至第27方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,控制部进行如下控制:通过将经由光调制元件从照射部照射的光照射到光固化树脂,从而从光固化树脂产生自由基,在自由基的生长中,对光固化树脂重叠照射光。
本公开的技术所涉及的第31方式是根据第14方式至第30方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,控制部进行如下控制:通过将经由光调制元件从照射部照射的光照射到光固化树脂,从而从光固化树脂产生自由基,在达到自由基的寿命之前对光固化树脂重叠照射光。
本公开的技术所涉及的第32方式是根据第14方式至第31方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,照射部对光固化树脂的整个区域面状地照射光。
本公开的技术所涉及的第33方式是根据第14方式至第32方式中任一方式所涉及的光照射装置,其还包括接收部,接收表示照射能量相对于光固化树脂的分布的分布信息,控制部根据由接收部接收的分布信息改变照射能量。
本公开的技术所涉及的第34方式是根据第14方式至第33方式中任一方式所涉及的光照射装置,其中,光为UV光,光固化树脂为紫外线固化树脂。
本公开的技术所涉及的第35方式是一种光照射装置的动作方法,所述光照射装置具备调制从光源射出的光的光调制元件,所述光照射装置的动作方法包括:照射步骤,经由光调制元件对光固化树脂照射从光源射出的光;以及控制步骤,通过进行光调制元件的控制,使朝向光固化树脂的光的照射能量以3级以上的多级分布。
本公开的技术所涉及的第36方式是一种程序,其用于使计算机作为第14方式至第34方式中任一方式所涉及的光照射装置中包含的控制部发挥作用。
本公开的技术所涉及的第37方式是一种光照射装置,其包括:照射部,对光固化树脂照射光;以及处理器,改变光的强度,该光照射装置中,照射部通过对光固化树脂照射光而从光固化树脂产生自由基,在自由基的聚合反应停止之前,对光固化树脂重叠照射光,处理器针对每个划分区域改变如下的光的强度,该光是由照射部对通过划分光固化树脂得到的多个划分区域中的每一个进行照射的光。
本公开的技术所涉及的第38方式是一种光照射装置,其包括:照射部,具备对从光源射出的光进行调制的光调制元件,经由光调制元件对光固化树脂照射从光源射出的光;以及处理器,通过进行光调制元件的控制,使朝向光固化树脂的光的照射能量以3级以上的多级分布。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的光照射装置的结构的一例的概略结构图。
图2是表示第1实施方式所涉及的光照射装置的电气系统的硬件结构的一例的框图。
图3是表示第1实施方式所涉及的光照射装置的功能的一例的框图。
图4是表示由第1实施方式所涉及的光照射装置照射激光的紫外线固化树脂和矩形平面的俯视结构的一例的概略平面图。
图5是表示在第1实施方式所涉及的光照射装置中使用的激光强度表的结构的一例的概略结构图。
图6是表示先发脉冲信号与后发脉冲信号之间的时间间隔比自由基寿命长的情况下的脉冲信号与自由基浓度之间的关系的一例的概念图。
图7是表示由第1实施方式所涉及的光照射装置中包含的光源照射的激光的照射用脉冲信号与自由基浓度之间的关系的一例的概念图。
图8是表示第1实施方式所涉及的激光照射处理的流程的一例的流程图。
图9是表示激光以扩散状态对紫外线固化树脂照射的方式的一例的概念图。
图10是表示使用液晶面板来改变激光相对于紫外线固化树脂的强度分布的形态例的概念图。
图11是表示对紫外线固化树脂面照射UV光的形态例的概念图。
图12是表示对接合透镜内的紫外线固化树脂照射激光的方式的一例的概念图。
图13是表示激光照射程序从存储有第1实施方式所涉及的激光照射程序的存储介质安装到光照射装置内的计算机的方式的一例的概念图。
图14是表示改变第1实施方式所涉及的脉冲信号的占空比的方式的一例的时序图。
图15A是表示第2实施方式所涉及的光照射装置的结构的一例的概略结构图。
图15B是表示图14所示的微镜镜面在第1倾斜状态与第2倾斜状态之间选择性地位移的方式的一例的概念图。
图16是表示第2实施方式所涉及的光照射装置的电气系统的硬件结构的一例的框图。
图17是表示第2实施方式所涉及的光照射装置的功能的一例的框图。
图18是表示由第2实施方式所涉及的光照射装置照射UV光的紫外线固化树脂及矩形平面的俯视结构的一例的概略平面图。
图19A是表示脉冲信号与自由基浓度之间的关系的一例的概念图。
图19B是表示脉冲宽度比图19A所示的例子宽的脉冲信号与自由基浓度之间的关系的一例的概念图。
图19C是表示脉冲宽度比图19B所示的例子宽的脉冲信号与自由基浓度之间的关系的一例的概念图。
图20是表示在第2实施方式所涉及的光照射装置中使用的照射能量变更表的结构的一例的概略结构图。
图21是表示各部的照度分布的一例的概念图。
图22是表示第2实施方式所涉及的UV光照射处理的流程的一例的流程图。
图23是表示第2实施方式所涉及的校正控制的流程的一例的流程图。
图24是表示UV光照射程序从存储有第2实施方式所涉及的UV光照射程序的存储介质安装到光照射装置内的计算机的方式的一例的概念图。
图25是表示第3实施方式所涉及的光照射装置的结构的一例的概略结构图。
图26是表示紫外线固化树脂的另一例的概略结构图。
具体实施方式
[第1实施方式]
根据附图对本公开的技术所涉及的第1实施方式进行说明。
首先,对以下说明中使用的语句进行说明。
CPU是指“Central Processing Unit,中央处理器”的缩写。RAM是指“RandomAccess Memory,随机存取存储器”的缩写。ROM是指“Read Only Memory,只读存储器”的缩写。ASIC是指“Application Specific Integrated Circuit,专用集成电路”的缩写。PLD是指“Programmable Logic Device,可编程逻辑设备”的缩写。FPGA是指“Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列”的缩写。AFE是指“Analog Front End,模拟前端”的缩写。DSP是指“Digital Signal Processor,数字信号处理器”的缩写。SoC是指“System-on-a-chip,片上系统”的缩写。
SSD是指“Solid State Drive,固态硬盘”的缩写。DVD-ROM是指“DigitalVersatile Disc Read Only Memory,数字多功能光盘-只读存储器”的缩写。USB是指“Universal Serial Bus,通用串行总线”的缩写。HDD是指“Hard Disk Drive,硬盘驱动器”的缩写。EEPROM是指“Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory,电可擦可编程只读存储器”的缩写。EL是指“Electro-Luminescence,电致发光”的缩写。I/F是指“Interface,接口”的缩写。UI是指“User Interface,用户界面”的缩写。I/O是指“InputOutput Interface,输入输出接口”的缩写。
UV是指“Ultra Violet,紫外线”的缩写。3D是指“3Dimensions,3维”的缩写。MEMS是指“Micro Electro Mechanical Systems,微机电系统”的缩写。LED是指“LightEmitting Diode,发光二极管”的缩写。PWM是指“Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制”的缩写。
并且,在以下说明中,“平行”是指除了完全平行之外,还包括本公开的技术所属的技术领域中通常允许的误差的意义上的平行。并且,在以下说明中,“垂直”是指除了完全垂直之外,还包括本公开的技术所属的技术领域中通常允许的误差的意义上的垂直。并且,在以下说明中,“水平”是指除了完全水平之外,还包括本公开的技术所属的技术领域中通常允许的误差的意义上的水平。并且,在以下说明中,“正交”是指除了完全正交之外,还包括本公开的技术所属的技术领域中通常允许的误差的意义上的正交。并且,在以下说明中,“恒定”是指除了完全恒定之外,还包括本公开的技术所属的技术领域中通常允许的误差的意义上的恒定。并且,在以下说明中,“相等”是指除了完全相等之外,还包括本公开的技术所属的技术领域中通常允许的误差的意义上的相等。并且,在以下说明中,“相同”是指除了完全相同之外,还包括本公开的技术所属的技术领域中通常允许的误差的意义上的相同。并且,在以下说明中,“一致”是指除了完全一致之外,还包括本公开的技术所属的技术领域中通常允许的误差的意义上的一致。并且,在以下说明中,用“~”表示的数值范围是指将记载于“~”的前后的数值作为下限值和上限值而包含的范围。并且,在以下说明中,“均匀”是指本公开的技术所属的技术领域中通常允许的误差,例如±数(个位数)%,一例为小于±5%的误差。
作为一例,如图1所示,光照射装置10是对紫外线固化树脂12照射紫外线激光(以下,简称为“激光”)的装置。紫外线固化树脂12是具有与紫外线反应而产生自由基的固化剂的光固化树脂。另外,激光是本公开的技术所涉及的“光”的一例。
紫外线固化树脂12是本公开的技术所涉及的光固化树脂的一例,并被附加于透镜16。图1所示的例子中,紫外线固化树脂12被附加于透镜16的单面16A。在此,作为“附加”的一例,可以举出涂布。透镜16是本公开的技术所涉及的“光学元件”的一例,被容纳于支撑部件14。另外,作为支撑部件14的一例,可以举出模具。支撑部件14为下模,图1所示的例子中示出了上模已取下的上体的支撑部件14。
支撑部件14中形成有容纳面14A,并容纳了透镜16的单面16A侧。容纳面14A形成为与透镜16的单面16A的形状对应的形状。即,图1所示的例子中,透镜16为正透镜(凸透镜),因此容纳面14A形成为与单面16A的凸状对应的凹状。紫外线固化树脂12夹在支撑部件14与透镜16之间。具体而言,紫外线固化树脂12夹在单面16A与容纳面14A之间。
紫外线固化树脂12夹在单面16A与容纳面14A之间,因此容纳面14A的形状被复制到紫外线固化树脂12,通过紫外线固化树脂12固化,例如,在单面16A形成由紫外线固化树脂12形成的非球面形状的透光层。在此,“透光层”是指透射可见光的层。在此,作为透光层的一例,可以例示出透射可见光的层,但本公开的技术并不限于此,也可以是透射UV光等其他波长区域的光的层。
光照射装置10具备照射部18。照射部18对紫外线固化树脂12照射激光。照射部18具备光源20、光学系统22及扫描仪反射镜24。光源20是激光装置,向光学系统22射出激光。作为光源20的一例,可以举出半导体激光装置。光学系统22例如是具有多个透镜的光学系统,将从光源20入射的激光引导至扫描仪反射镜24。在本公开的实施方式中,作为扫描仪反射镜24的一例,采用了检流计镜(galvanometer mirror)。扫描仪反射镜24具备第1检流计镜24A和第2检流计镜24B。第1检流计镜24A将从光学系统22导出的激光朝向第2检流计镜24B反射,通过向X方向改变方向而主扫描激光。并且,第2检流计镜24B将由第2检流计镜24B反射的激光朝向透镜16反射,通过向Y方向改变方向而副扫描激光。X方向和Y方向是相互交叉的方向。在本公开的实施方式中,X方向是指例如与后述的行方向(参考图4)对应的方向,Y方向是指例如与后述的列方向(参考图4)对应的方向。
如此,扫描仪反射镜24通过将从光学系统22引导的激光朝向透镜16反射,从而使激光经由透镜16照射到紫外线固化树脂12。通过改变扫描仪反射镜24的方向,作为一例,激光沿图1所示的虚线箭头方向扫描。在此,“扫描”是指直线状进行的激光的照射。另外,在此,作为“扫描”的一例,例示了直线状进行的激光的照射,但本公开的技术并不限定于此。例如,“扫描”可以是曲线状进行的激光的照射。在这种情况下,可以通过改变X方向与Y方向的相位差,一边沿径向移动同心圆状图案一边进行扫描。另外,相对于直线状扫描即光栅扫描,这种扫描通常被称为矢量扫描。
在此,作为扫描仪反射镜24的一例,可以举出检流计镜进行说明,但作为扫描仪反射镜24,也可以使用MEMS镜。在MEMS镜的情况下,可以通过单个设备进行双轴(X方向和Y方向)的扫描。并且,作为扫描仪反射镜24,可以使用共振镜(Resonant mirror)。与检流计镜同样地,共振镜通过单个设备进行单轴扫描,因此通过由一对设备(例如,X方向用扫描设备和Y方向用扫描设备)进行双轴扫描来实现面扫描。
另外,在第2实施方式中对作为MEMS镜的一例的DMD进行说明。
另外,图1所示的例子中,光源20、光学系统22及扫描仪反射镜24被配置成由扫描仪反射镜24反射的激光在单面16A与紫外线固化树脂12之间的接触面聚光。
作为一例,如图2所示,光照射装置10具备计算机30、存储装置32、UI类设备34、扫描仪驱动器36、光源驱动器38、外部I/F40及I/O42。
计算机30具备CPU30A、ROM30B及RAM30C。CPU30A、ROM30B及RAM30C经由总线48相互连接。
ROM30B中存储有各种程序。CPU30A从ROM30B读取各种程序,并在RAM30C中展开所读取的各种程序。CPU30A根据在RAM30C中展开的各种程序控制整个光照射装置10。
I/O42具备输入输出端口(省略图示),经由输入输出端口,存储装置32、UI类设备34、扫描仪驱动器36、光源驱动器38及外部I/F40与I/O42连接。I/O42与总线48连接,CPU30A经由I/O42与存储装置32、UI类设备34、扫描仪驱动器36、光源驱动器38及外部I/F40进行各种信息的接收和发送。
存储装置32是SSD、HDD或EEPROM等非易失性存储装置。CPU30A对存储装置32进行各种信息的读写。
UI类设备34具备显示器34A及接收设备34B。显示器34A在CPU30A的控制下显示图像等。作为显示器34A的一例,可以举出液晶显示器。显示器34A也可以是有机EL显示器等其他显示器,而非液晶显示器。接收设备34B具备触摸面板及硬键等,从用户接收各种指令,CPU30A根据由接收设备34B接收的各种指令进行动作。另外,在此,作为接收设备34B的一例,例示了触摸面板和硬键等,但本公开的技术并不限定于此,可以是触摸面板、硬键、键盘及鼠标中的至少1个,只要是接收用户指令的设备即可。
扫描仪驱动器36是具有ASIC的设备,并与扫描仪反射镜24连接。扫描仪驱动器36根据来自CPU30A的指令,驱动扫描仪反射镜24。
光源驱动器38是具有ASIC的设备,并与光源20连接。光源驱动器38根据来自CPU30A的指令驱动光源20,从而从光源20射出激光,或者停止射出激光,或者改变激光的强度。具体而言,光源驱动器38根据来自CPU30A的指令,控制对光源20射出激光的定时、停止射出激光的定时、以及改变激光的强度等。
针对紫外线固化树脂12的激光的扫描,通过根据来自CPU30A的指令由光源驱动器38控制光源20,并且根据来自CPU30A的指令由扫描仪驱动器36改变扫描仪反射镜24的方向来实现。
外部I/F40是具有FPGA的通信设备。外部I/F40上连接有个人计算机、USB存储器、外部SSD、外部HDD、EEPROM及存储卡等外部装置(省略图示)。外部I/F40负责CPU30A与外部装置之间的各种信息的接收和发送。
作为一例,如图3所示,存储装置32中存储有激光强度表32A。由外部I/F40接收激光强度表32A,由外部I/F40接收的激光强度表32A通过CPU30A存储在存储装置32中。另外,激光强度表32A是本公开的技术所涉及的“分布信息”的一例。并且,外部I/F40是本公开的技术所涉及的“接收部”的一例。
ROM30B中存储有激光照射程序30B1。CPU30A从ROM30B读取激光照射程序30B1,并在RAM30C中展开所读取的激光照射程序30B1。CPU30A通过执行在RAM30C中展开的激光照射程序30B1来作为控制部30A1和同步信号供给部30A2进行动作。在此,控制部30A1是本公开的技术所涉及的“变更部”的一例,改变激光的强度。具体而言,控制部30A1根据激光强度表32A改变激光的强度。
同步信号供给部30A2根据基准时钟(省略图示)生成同步信号,并将生成的同步信号供给到控制部30A1。由此,控制部30A1通过从同步信号供给部30A2供给同步信号,根据所供给的同步信号使扫描仪驱动器36的动作与光源驱动器38的动作同步。
控制部30A1通过对扫描仪驱动器36供给扫描仪控制信号来控制扫描仪驱动器36,并通过对光源驱动器38供给脉冲信号来控制光源驱动器38。同步对扫描仪驱动器36供给扫描仪控制信号以及对光源驱动器38供给脉冲信号。通过向控制部30A1供给同步信号来实现对扫描仪驱动器36供给扫描仪控制信号以及对光源驱动器38供给脉冲信号的同步。
光源驱动器38根据从控制部30A1供给的脉冲信号控制光源20,从而接通/断开激光的输出。脉冲宽度为对后述的划分区域中的每一个进行激光照射的照射时间以下。并且,在光源驱动器38的控制下,通过光源20反复多次进行针对后述紫外线固化树脂12的整个区域(参考图4)的激光的照射。激光强度的改变通过由控制部30A1针对后述的每个划分区域改变脉冲信号的脉冲宽度来实现。具体而言,作为一例,如图14所示,通过由控制部30A1针对后述的每个划分区域改变脉冲信号的占空比,来改变针对各划分区域的激光强度。另外,以下,为了便于说明,将根据脉冲信号进行接通/断开的激光的照射也称为“脉冲照射”。
扫描仪控制信号是表示扫描仪反射镜24的方向的信号,扫描仪驱动器36根据从控制部30A1供给的扫描仪控制信号改变扫描仪反射镜24的方向。从光源20射出的激光被光学系统22引导到扫描仪反射镜24时,被扫描仪反射镜24反射,通过改变扫描仪反射镜24的方向,对紫外线固化树脂12扫描激光。
作为一例,如图4所示,在光照射装置10中,在相对于单面16A的俯视中,对于紫外线固化树脂12的整个区域,由控制部30A1设定矩形平面50。矩形平面50是指在相对于单面16A的俯视中,包围紫外线固化树脂12的整个区域的矩形平面。紫外线固化树脂12的整个区域是本公开的技术所涉及的“特定区域”和“光固化树脂的整个区域”的一例。在此,紫外线固化树脂12的整个区域是指紫外线固化树脂12的俯视中外面的整个区域。即,图4所示的例子中,紫外线固化树脂12的整个区域是指在相对于单面16A的俯视中,面向紫外线固化树脂12中的单面16A一侧的区域,换言之,是指附加于单面16A的紫外线固化树脂12的面区域。更换言之,紫外线固化树脂12的整个区域也可以说是经由透镜16露出到第2检流计镜24B侧的面(露出面)。通过对紫外线固化树脂12的外面的整个区域(面状区域)照射激光,对紫外线固化树脂12的立体状整个区域(所有树脂)、即紫外线固化树脂12的立体视觉中的整个区域(全部容积)照射光。
扫描仪反射镜24对矩形平面50扫描激光。矩形平面50根据激光的光束直径被分割为第N行第N列,通过分割得到的各划分区域的位置由行号和列号指定。即,当矩形平面50内的位置能够由二维坐标指定时,行号相当于二维坐标中的X坐标,列号相当于二维坐标中的Y坐标。另外,1个划分区域例如是由与激光的光束直径外接的矩形框包围的区域。
紫外线固化树脂12在俯视中被矩形平面50的各划分区域划分,通过被矩形平面50的各划分区域划分而得到的多个划分区域的各位置与矩形平面50的各区划区域同样地,由行号和列号指定。另外,在此,“多个划分区域”是本公开的技术所涉及的“多个划分区域”的一例。以下,为了便于说明,将紫外线固化树脂12被矩形平面50的各划分区域划分而得到的多个划分区域中的每一个简称为“划分区域”或“紫外线固化树脂12的划分区域”。
通过改变扫描仪反射镜24的方向,从矩形平面50的起点到终点逐行且逐列地扫描激光。换言之,激光在行方向上被主扫描,在列方向上被副扫描。主扫描方向的扫描路径位于沿着从第1列至第N列的行方向的直线上,从第1行至第N行逐行地进行激光扫描。
每当向光源驱动器38供给脉冲信号时,光源20对矩形平面50内的1个划分区域照射与脉冲信号相应的激光。即,通过向光源驱动器38供给多个脉冲信号,对矩形平面50内的1个划分区域重叠照射激光。
另外,以下,为了便于说明,将作为用于针对矩形平面50的1个划分区域照射激光而供给到光源驱动器38的一对脉冲信号中、供给顺序在前的脉冲信号称为先发脉冲信号,供给顺序在后的脉冲信号称为后发脉冲信号。在此,“一对脉冲信号”是指作为用于针对矩形平面50内的1个划分区域照射激光的脉冲信号而供给到光源驱动器38的脉冲信号中、供给到光源驱动器38的顺序在时间上相邻的2个脉冲信号。并且,以下,为了便于说明,也将通过光源驱动器38根据所供给的脉冲信号使光源20动作来实现的激光的照射称为“基于脉冲信号的激光的照射”。
在光照射装置10中,利用照射部18从矩形平面50的起点到终点,逐行且逐列地根据脉冲信号对划分区域照射激光,从而对紫外线固化树脂12的整个区域扫描激光。即,从存在于紫外线固化树脂12的外侧的起点到终点,通过对规定为比紫外线固化树脂12更宽的区域的矩形平面50扫描激光,从而也对紫外线固化树脂12的整个区域扫描激光。换言之,通过对从存在于紫外线固化树脂12的外侧的起点所属的列到存在于紫外线固化树脂12的外侧的终点所属的列扫描激光,从而也对紫外线固化树脂12的整个区域扫描激光。另外,在此,例示了矩形平面50,但并不限于此,只要是在俯视中比紫外线固化树脂12宽,且包围紫外线固化树脂12的区域,可以是任何形状的区域。
作为一例,如图5所示,激光强度表32A是表示对紫外线固化树脂12的整个区域照射的激光的强度分布的分布信息。在激光强度表32A中,行号、列号及激光的强度相互关联。在激光强度表32A中,行号和列号是指定矩形平面50的全部划分区域的位置的位置指定信息。即,位置指定信息中还包含指定紫外线固化树脂12的多个划分区域中的每一个位置的信息。表示激光强度的强度信息与每个位置指定信息相互关联。即,在激光强度表32A中,针对每个划分区域规定了对矩形平面50的全部划分区域中的每一个照射的激光的强度。表示在激光强度表32A中,针对每个划分区域规定了对紫外线固化树脂12的多个划分区域中的每一个照射的激光的强度。这是因为矩形平面50的全部划分区域还包括紫外线固化树脂12的多个划分区域。
关于由激光强度表32A中的强度信息表示的激光的强度分布,以激光照射到紫外线固化树脂12的整个区域时使紫外线固化树脂12的整个区域均匀地固化的方式,通过实机进行的试验和/或计算机模拟,根据支撑部件14的光学特性和透镜16的光学特性来预先导出。另外,在此,作为支撑部件14的光学特性的一例,可以举出对容纳面14A和容纳面14A的周边扫描激光时产生的扩散反射(漫反射)。容纳面14A和容纳面14A的周边是指例如由支撑部件14中的矩形平面50包围的区域内。并且,作为透镜16的光学特性的一例,可以举出折射、反射、吸收及散射等。
作为测量高分子自由基聚合反应常数和方法,提出了基于断续地照射脉冲激光而固化的树脂的分子量进行解析的脉冲激光聚合法(参考文献:通过脉冲激光聚合测量丙烯酸丁酯、2-乙基己酯和十二烷基丙烯酸酯的自由基传播速率系数(Determination ofFree-Radical Propagation Rate Coefficients of Butyl,2-Ethylhexyl,and DodecylAcrylates by Pulsed-Laser Polymerization.)(Macromolecules 1996,29,4206-5215))。而且,通过脉冲激光聚合法进行了各种自由基聚合反应的解析。
在针对紫外线固化树脂12的整个区域的激光照射法中,对由各位置指定信息表示的各位置脉冲照射激光。即,当将对由位置指定信息表示的位置照射的激光照射的时间间隔设为一个周期时,以紫外线固化树脂12的整个区域为对象,对由各位置指定信息表示的各位置进行多个周期份的激光照射。换言之,以紫外线固化树脂12的整个区域为对象,对由各位置指定信息表示的各位置重复进行激光照射。由此,以紫外线固化树脂12的整个区域为对象,对紫外线固化树脂12的多个划分区域中的每一个重叠照射激光。
通过对紫外线固化树脂12照射激光而生成的自由基一边重复进行聚合反应,一边以依赖于自由基浓度的概率使自由基彼此键合,从而停止反应,最终消失。在此,在激光的照射强度恒定的情况下,自由基浓度根据自由基的生成速度、聚合速度及停止反应速度,成为具有恒定平均值和恒定分布的稳定状态。
但是,通过对紫外线固化树脂12的整个区域照射激光而产生的划分区域间的自由基浓度根据按照脉冲信号对1个划分区域照射激光的周期(以下,也简称为“周期”)而不同。例如,在脉冲信号向光源驱动器38的供给间隔比自由基寿命长的情况下,如图6所示,通过基于先发脉冲信号的激光的照射而生成的自由基的浓度在进行基于先发脉冲信号的激光的照射为止期间逐渐降低。而且,在紫外线固化树脂12受到基于后发脉冲信号的激光照射的时刻,残留并重复聚合反应的第1自由基通过与新生成的自由基键合而消失。在此,新生成的自由基是指紫外线固化树脂12受到通过基于第2脉冲信号的激光的照射而生成的自由基。可以说对于通过基于第3次以后的脉冲信号对紫外线固化树脂12照射激光而生成的自由基也相同。如此,在脉冲信号的产生间隔比自由基寿命长的情况下,在紫外线固化树脂12的各划分区域中重复非稳定状态。非稳定状态是指通过基于脉冲信号的激光的照射而生成的自由基的浓度与稳定状态相比发生较大变化的状态。
另外,在此,“自由基寿命”是指自由基的平均寿命。自由基的平均寿命例如是指数十ms。并且,以下,为了便于说明,将利用先发脉冲信号对紫外线固化树脂12照射激光而生成的自由基称为“先发自由基”。并且,以下,为了便于说明,将利用后发脉冲信号对紫外线固化树脂12照射激光而生成的自由基称为“后发自由基”。
如上所述,若在紫外线固化树脂12的各划分区域非稳定状态被重复,则在基于后发脉冲信号照射激光的划分区域和基于先发脉冲信号照射激光的划分区域,聚合反应变得不连续,在划分区域之间无法得到均匀的固化速度。
因此,作为一例,如图7所示,在光照射装置10中,与图6所示的例子相比,缩短了针对1个划分区域的先发脉冲信号与后发脉冲信号之间的时间间隔。具体而言,照射部18(参考图1)通过对紫外线固化树脂12的整个区域照射激光而从紫外线固化树脂12产生自由基,并在自由基的聚合反应停止之前,对紫外线固化树脂12的整个区域重叠照射激光。换言之,照射部18通过对紫外线固化树脂12的整个区域照射激光而从紫外线固化树脂12产生自由基,并在自由基的生长中,对紫外线固化树脂12的整个区域重叠照射激光。换言之,“在自由基的聚合反应停止之前”和“自由基的生长中”也可以称为“自由基的键合完成之前”、“自由基的共价键合完成之前”或“自由基失活之前”等。
作为“自由基的聚合反应停止之前”和“自由基的生长中”的一例,可以举出“达到自由基的寿命之前”。即,如图7所示的例子,若先发脉冲信号与后发脉冲信号之间的时间间隔小于自由基寿命,则在先发自由基的聚合键合完成之前的状态下,利用后发脉冲信号对紫外线固化树脂12照射激光从而生成后发自由基。在这种情况下,先发自由基的浓度是相当于稳定状态的平均值的浓度,因此与先发脉冲信号和后发脉冲信号之间的时间间隔为自由基寿命以上的情况相比,先发自由基不易受到基于后发脉冲信号的激光照射的影响。这是因为,与先发自由基达到自由基寿命后生成后发自由基的情况相比,先发自由基与后发自由基键合的概率变低,接近稳定状态。其结果,与先发自由基达到自由基寿命后生成后发自由基的情况相比,紫外线固化树脂12的划分区域之间的固化程度连续性提高。
接着,参考图8对光照射装置10的作用进行说明。图8示出了由接收设备34B接收开始执行激光照射处理的指令的情况下,根据激光照射程序30B1由CPU30A执行的激光照射处理的流程的一例。
另外,以下,以照射部18定位成从矩形平面50的起点开始进行激光的扫描为前提进行说明。并且,以下,将在定位成从矩形平面50的起点(参考图4)开始进行激光的扫描的状态下的扫描仪反射镜的位置称为“初始位置”。并且,以下,将矩形平面50的起点也简称为“起点”,将矩形平面50的终点(参考图4)也简称为“终点”。
在图8所示的激光照射处理中,首先,在步骤ST00中,控制部30A1从激光强度表32A获取与初始位置对应的强度信息。然后,控制部30A1针对光源20使由所获取的强度信息表示的强度的激光照射到初始位置,之后,激光照射处理转移到步骤ST10。
在该步骤ST100中,由控制部30A1从激光强度表32A获取与初始位置对应的强度信息,根据所获取的强度信息改变脉冲信号的脉冲宽度。然后,从控制部30A1向光源驱动器38供给脉冲宽度被改变的脉冲信号。然后,光源20在光源驱动器38的控制下,向起点照射与从控制部30A1向光源驱动器38供给的脉冲信号相应的激光。
在步骤ST10中,控制部30A1开始以预定速度驱动扫描仪反射镜24,之后,激光照射处理转移到步骤ST12。在此,预定速度是从起点到终点重复进行激光扫描时,可以实现作为针对1个划分区域的激光照射用先发脉冲信号与后发脉冲信号之间的时间间隔而预先确定的周期的速度。
在此,“预先确定的周期”是指相当于从对紫外线固化树脂12照射激光开始到自由基的聚合反应停止之前为止的时间的周期,换言之,是指从对紫外线固化树脂12照射激光开始到自由基生长期间的时间。从对紫外线固化树脂12照射激光开始到自由基生长期间的时间,即从对紫外线固化树脂12照射激光开始到达到自由基的寿命之前为止的时间。
另外,在此,作为预先确定的周期,例如采用了在从对紫外线固化树脂12照射激光开始到达到自由基的寿命之前为止的时间内通过扫描激光来使紫外线固化树脂12的整个区域均匀固化的周期。预先确定的周期通过实机进行的试验和/或计算机模拟等预先导出。
在步骤ST12中,控制部30A1判定随着扫描仪反射镜24方向的改变,激光在矩形平面50内的照射位置(以下,也简称为“照射位置”)是否改变到与下一划分区域对应的照射位置。在步骤ST12中,在照射位置没有改变到与下一划分区域对应的照射位置的情况下,判定为否定,再次进行步骤ST12的判定。在步骤ST12中,在照射位置改变到与下一划分区域对应的照射位置的情况下,判定为肯定,激光照射处理转移到步骤ST14。
在步骤ST14中,控制部30A1从激光强度表32A获取与更新后的照射位置对应的强度信息。然后,控制部30A1针对光源20使由所获取的强度信息表示的强度的激光照射到更新后的照射位置,之后,激光照射处理转移到步骤ST16。
在该步骤ST14中,由控制部30A1从激光强度表32A获取与更新后的照射位置对应的强度信息,根据所获取的强度信息改变脉冲信号的脉冲宽度。然后,从控制部30A1向光源驱动器38供给脉冲宽度被改变的脉冲信号。然后,光源20在光源驱动器38的控制下,向更新后的照射位置照射与从控制部30A1向光源驱动器38供给的脉冲信号相应的激光。通过执行该步骤ST14的处理,由照射部18照射的激光的强度在紫外线固化树脂12的每个划分区域被改变。
在步骤ST16中,控制部30A1判定激光的照射位置是否已经到达终点。在步骤ST16中,在激光的照射位置没有到达终点的情况下判定为否定,激光照射处理转移到步骤ST12。在步骤ST16中,在激光的照射位置到达终点的情况下判定为肯定,激光照射处理转移到步骤ST18。
在步骤ST18中,控制部30A1经由光源驱动器38停止对光源20的激光照射,之后,激光照射处理转移到步骤ST20。
在步骤ST20中,控制部30A1通过控制扫描仪驱动器36使扫描仪反射镜24返回到初始位置,之后,激光照射处理转移到步骤ST22。
在步骤ST22中,控制部30A1判定将从起点到终点的激光扫描设为1次扫描时的扫描次数是否达到预定次数。预定次数是指作为使紫外线固化树脂12的整个区域均匀固化的扫描次数,例如从数百次到数千次的范围内预先选择的次数。作为预定次数,例如采用了作为通过实机进行的试验和/或计算机模拟等使紫外线固化树脂12的整个区域均匀固化的扫描次数而预先导出的值。
在步骤ST22中,在扫描次数没有达到预定次数的情况下判定为否定,激光照射处理转移到步骤ST00。在步骤ST22中,在扫描次数达到预定次数的情况下判定为肯定,激光照射处理转移到步骤ST24。
通过执行步骤ST00~步骤ST22的处理,在光照射装置10中,由照射部18在各划分区域的自由基的聚合反应停止之前,对紫外线固化树脂12的整个区域中包含的多个划分区域中的每一个重叠照射激光。
在步骤ST24中,控制部30A1通过控制扫描仪驱动器36来停止驱动扫描仪反射镜,之后,激光照射处理结束。
如以上说明,在光照射装置10中,通过由照射部18对紫外线固化树脂12的整个区域照射激光而从紫外线固化树脂12产生自由基。并且,在自由基的聚合反应通过照射部18停止之前,换言之,在自由基的生长中,对紫外线固化树脂12的整个区域重叠照射激光。而且,由控制部30A1针对每个划分区域改变如下的激光的强度,该激光是由照射部18对紫外线固化树脂12的划分区域中的每一个进行照射的光。
由此,针对每个划分区域,在通过基于先发脉冲信号的激光的照射而生成的先发自由基的聚合键合完成之前的状态下,通过后发脉冲信号对紫外线固化树脂12照射激光,从而生成后发自由基。在这种情况下,先发自由基的浓度是相当于稳定状态的平均值的浓度,因此与在基于先发脉冲信号进行激光的照射后,在先发自由基的聚合键合完成之后进行基于后发脉冲信号的激光的照射的情况相比,先发自由基不易受到基于后发脉冲信号的激光的照射的影响。其结果,与先发自由基达到自由基寿命后生成后发自由基的情况相比,紫外线固化树脂12的划分区域之间的固化程度连续性提高。因此,在制造单面16A上附加有紫外线固化树脂12的透镜16、即包含紫外线固化树脂12及透镜16的光学元件(例如,非球面状透镜)时,与在先发自由基的聚合键合完成之后进行基于后发脉冲信号的激光的照射的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂12的固化速度而在紫外线固化树脂12产生的变形。
并且,在光照射装置10中,通过照射部18对紫外线固化树脂12扫描激光。因此,能够沿着激光的扫描线使紫外线固化树脂12固化。
并且,在光照射装置10中,针对每个划分区域,在达到先发自由基的寿命之前进行基于后发脉冲信号的激光的照射。因此,与先发脉冲信号和后发脉冲信号之间的时间间隔为自由基寿命以上的情况相比,能够使先发自由基不易受到基于后发脉冲信号的激光的照射的影响。
并且,在光照射装置10中,通过照射部18对紫外线固化树脂12的整个区域照射激光。因此,在制造单面16A上附加有紫外线固化树脂12的透镜16、即包含紫外线固化树脂12及透镜16的光学元件时,与在先发自由基的聚合键合完成之后进行基于后发脉冲信号的激光的照射的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂12的整个区域的固化速度而产生的变形。
并且,在光照射装置10中,由外部I/F40接收激光强度表32A,所接收的激光强度表32A存储在存储装置32中。由此,更新存储在存储装置32中的激光强度表32A的内容。然后,由控制部30A1根据存储在存储装置32中的激光强度表32A改变激光的强度。因此,能够以从内容得到更新的激光强度表32A导出的强度对紫外线固化树脂12照射激光。
并且,在光照射装置10中,激光强度表32A根据透镜16的光学特性确定。因此,与激光强度表32A与透镜16的光学特性无关地被确定的情况相比,能够高精度地降低起因于附加于透镜16的紫外线固化树脂12的固化速度而在紫外线固化树脂12产生的变形。
而且,在光照射装置10中,激光强度表32A根据透镜16的光学特性及支撑部件14的光学特性确定。因此,与激光强度表32A与透镜16的光学特性及支撑部件14的光学特性无关地被确定的情况相比,能够高精度地降低起因于紫外线固化树脂12的固化速度而在紫外线固化树脂12产生的变形。
另外,在上述第1实施方式中例示了透镜16,但本公开的技术并不限定于此。例如,也可以代替透镜16,对附加于棱镜、检流计镜、MEMS镜、多面镜、共振镜、分色镜或全反射镜等其他光学元件的紫外线固化树脂照射激光。
并且,在上述第1实施方式中,举出对附加于透镜16的紫外线固化树脂12照射光照射装置10的激光的形态例进行了说明,但本公开的技术并不限定于此。本公开的技术也可以适用于使用紫外线固化树脂等光固化树脂进行工作的3D打印机等。
并且,在上述第1实施方式中,作为扫描仪反射镜24的一例举出了检流计镜,但本公开的技术并不限定于此。代替检流计镜,可以是共振镜或MEMS镜等可动式反射镜。
并且,在上述第1实施方式中,举出控制部30A1通过改变脉冲信号的脉冲宽度来改变激光强度的形态例进行了说明,但控制部30A1也可以通过控制电压值或电流值来改变激光的强度。
并且,在上述第1实施方式中,作为光源20例示了激光装置,但本公开的技术并不限定于此。例如,代替激光装置,也可以是LED、汞灯或金属卤化物灯等其他光源。
并且,在上述第1实施方式中,举出对紫外线固化树脂12的整个区域照射激光的形态例进行了说明,但本公开的技术并不限定于此。例如,也可以对紫外线固化树脂12(参考图4)的俯视中的中央部或外缘部等一部分区域照射激光。
并且,在上述第1实施方式中例示了激光强度表32A,但本公开的技术并不限定于此。例如,也可以代替激光强度表32A,利用将位置指定信息作为自变量,将强度信息作为因变量的运算式来计算激光的强度。
并且,在上述第1实施方式中,例示了以激光在单面16A与紫外线固化树脂12的接触面聚光的方式配置有光源20、光学系统22及扫描仪反射镜24的光照射装置10,但本公开的技术并不限定于此。例如,如图9所示,也可以使用光照射装置100。光照射装置100以激光在单面16A与紫外线固化树脂12的接触面扩散的状态(偏离成像点的模糊的状态)下照射的方式配置有光源20、光学系统22及扫描仪反射镜24。另外,通过改变光学系统22的结构或改变从扫描仪反射镜24到紫外线固化树脂12的距离,也能够在单面16A与紫外线固化树脂12的接触面以扩散的状态照射激光。
并且,在上述第1实施方式中,举出针对每个划分区域改变激光强度的形态例进行了说明,但本公开的技术并不限定于此。例如,如图10所示,也可以经由液晶面板70对紫外线固化树脂12照射激光。在这种情况下,液晶面板70具备矩阵状排列的多个像素,各像素根据来自控制部30A1指令,切换透射状态和遮光状态。例如,控制部30A1根据激光强度表32A切换液晶面板70的各像素的透射状态和遮光状态,从而如上述那样改变对划分区域中的每一个照射的激光的强度。另外,液晶面板70是本公开的技术所涉及的“变更部”的一例。并且,液晶面板70的像素是本公开的技术所涉及的“透光率变更区域”的一例。
并且,也可以代替液晶面板70,适用具有透光性的薄片(以下,称为“透光性薄片”)。在这种情况下,透光性薄片形成为带状,并且使用喷墨打印机等在透光性薄片的表面预先形成透射区域和遮光区域。然后,在激光经由透光性薄片照射到紫外线固化树脂12的状态下移动透光性薄片,从而改变激光的强度。
并且,在上述第1实施方式中,举出对紫外线固化树脂12扫描激光的形态例进行了说明,但本公开的技术并不限定于此。例如,如图11所示,也可以使用光照射装置200对紫外线固化树脂12面照射UV光。在这种情况下,例如,光照射装置200具备光源20A及准直透镜22B。光源20A对准直透镜22B射出UV光。
在准直透镜22B中,来自光源20A的UV光成为平行光束,成为平行光束的UV光面状地照射到紫外线固化树脂12。图11所示的液晶面板70是本公开的技术所涉及的“透射率变更元件”的一例。并且,液晶面板70的像素70A是本公开的技术所涉及的“透光变更区域”的一例。在图11所示的光照射装置200中,液晶面板70配置在准直透镜22B与透镜16之间,但液晶面板70也可以配置在光源20A与准直透镜22B之间。并且,在本实施方式中,朝向紫外线固化树脂12的UV光的照射能量以3级以上的多级分布。另外,关于图11所示的光检测装置128及致动器316,在后面进行叙述。
并且,在上述第1实施方式中,作为透镜16例示了正透镜(凸透镜),但透镜的种类不限于正透镜(凸透镜),也可以是负透镜(凹透镜),也可以是弯月形透镜(凹凸透镜),还可以是非球面透镜。并且,作为一例,如图12所示,可以是接合透镜160。在图12所示的例子中,接合透镜160是接合有透镜16和负透镜(凹透镜)162的接合透镜,由夹具163保持负透镜162,在负透镜162上配置有透镜16。在图12所示的例子中,紫外线固化树脂162A夹在透镜16与负透镜162之间,通过对紫外线固化树脂162A照射激光,透镜16与负透镜162接合。在这种情况下,根据构成接合透镜160的透镜16的光学特性、构成接合透镜160的负透镜162的光学特性及夹具163的光学特性中的至少一种光学特性,确定激光强度表32A的强度信息即可。并且,接合透镜160由透镜16与负透镜162这2个透镜形成,但也可以是由3个以上的透镜形成的接合透镜。若紫外线固化树脂附加到重叠多个透镜形成的接合透镜所包含的多个透镜的至少一个透镜的单面,则能够通过从光照射装置10对接合透镜所包含的紫外线固化树脂照射激光,使紫外线固化树脂固化。
并且,在图12所示的例子中,也与图4所示的例子相同地,可以从矩形平面50的起点到终点扫描激光。在这种情况下,在从紫外线固化树脂162A向外侧的区域扫描激光的期间,激光从紫外线固化树脂162A与负透镜162之间的间隙165入射到负透镜162,受到负透镜162的光学特性(例如,折射、反射、吸收及散射等)以及夹具163的内周面和底面163A各自的光学特性(例如,反射、散射及吸收等)的影响。其结果,从间隙165入射到负透镜162的激光从负透镜162侧照射到紫外线固化树脂162A。如此,也可以从透镜16侧和负透镜162侧这两侧对紫外线固化树脂162A的整个区域、或所指定的一部分区域照射激光。另外,通过改变光照射装置10的位置等,也可以使激光从间隙165积极地入射到负透镜162。
并且,在上述第1实施方式中例示了紫外线固化树脂,但本公开的技术并不限定于此,也可以对与紫外线波长区域以外的波长区域的光发生反应而固化的光固化树脂照射所对应的波长区域的光。
并且,在上述第1实施方式中例示了脉冲照射,但本公开的技术并不限定于此,也可以以连续波振荡方式照射激光。在以连续波振荡方式照射激光的情况下,连续地改变激光的强度,使得针对每个划分区域照射不同强度的激光即可。
并且,在上述第1实施方式中,作为在规定激光强度表32A时考虑的支撑部件14的光学特性的一例,例示了在对容纳面14A和容纳面14A的周边扫描激光时产生的扩散反射,但本公开的技术并不限定于此。例如,在规定激光强度表32A时考虑的支撑部件14的光学特性,也可以是在对容纳面14A和容纳面14A的周边中的容纳面14A扫描激光时产生的扩散反射。
并且,在上述第1实施方式中,举出在ROM30B中存储有激光照射程序30B1的形态例进行了说明,但本公开的技术并不限定于此。例如,如图13所示,也可以将激光照射程序30B1存储在存储介质600中。在这种情况下,存储在存储介质600中的激光照射程序30B1被安装在计算机30,CPU30A根据激光照射程序30B1执行上述激光照射处理。另外,作为存储介质600的一例,可以举出CD-ROM、DVD-ROM、SSD或USB存储器等任意移动式存储介质。
并且,也可以将激光照射程序30B1存储在经由通信网(省略图示)与计算机30连接的其他计算机或服务器装置等存储部中,并根据上述光照射装置10的要求将激光照射程序30B1下载到计算机30。在这种情况下,所下载的激光照射程序30B1被安装到计算机30,并由计算机30的CPU30A执行。
并且,在上述第1实施方式所示的例子中,CPU30A是单个CPU,但本公开的技术并不限定于此,也可以采用多个CPU。
并且,在上述第1实施方式中,作为控制部30A1和同步信号供给部30A2(以下,称为“在上述实施方式中说明的各部”),举出由计算机30的软件结构实现的形态例进行了说明,但本公开的技术并不限定于此。例如,在上述实施方式中说明的各部也可以通过例如包含ASIC、FPGA及PLD中的至少一个的设备来实现。并且,在上述实施方式中说明的各部也可以由硬件结构和软件结构的组合来实现。
作为执行上述激光照射处理的硬件资源,可以使用以下所示的各种的处理器。作为处理器,例如如上所述,可以举出软件,即,通过执行程序来作为执行激光照射处理的硬件资源发挥作用的通用处理器即CPU。并且,作为处理器,例如可以举出专用电路,该专用电路是具有为了执行FPGA、PLD或ASIC等特定的处理而专门设计的电路结构的处理器。所有处理器都内置或连接有存储器,所有处理器都通过使用存储器来执行激光照射处理。
执行激光照射处理的硬件资源可以由这些各种的处理器中的1个构成,也可以由同种或异种的2个以上的处理器的组合(例如,多个FPGA的组合或者CPU与FPGA的组合)构成。并且,执行激光照射处理的硬件资源也可以是1个处理器。
作为由1个处理器构成的例子,首先,如客户端和服务器等计算机所代表的那样,存在如下形态:由1个以上的CPU和软件的组合构成1个处理器,该处理器作为执行在上述实施方式中说明的各部的处理的硬件资源发挥作用。第二,如SoC等所代表的那样,存在使用如下处理器的形态,该处理器以1个IC芯片来实现包括执行激光照射处理的多个硬件资源的系统整体的功能。如此,在上述实施方式中说明的各部的处理通过使用上述各种的处理器的1个以上作为硬件资源来实现。
而且,作为这些各种的处理器的硬件结构,更具体而言,可以使用组合了半导体元件等电路元件的电路。
并且,上述激光照射处理仅为一例。因此,在不脱离宗旨的范围内,当然也可以删除不必要的步骤、追加新的步骤或者改变处理顺序。
[第2实施方式]
接着,根据附图对本公开的技术所涉及的第2实施方式进行说明。另外,对与第1实施方式相同的结构标注相同符号并省略其说明。
首先,对以下说明中使用的语句进行说明。
MEMS是指“Micro Electro Mechanical Systems(微机电系统)”的缩写。DMD是指“Digital Micromirror Device(由美国德克萨斯仪器(Texas Instruments)开发的MEMS设备)”的缩写。LED是指“Light Emitting Diode,发光二极管”的缩写。
作为一例,如图15A所示,该第2实施方式所涉及的光照射装置110是不扫描从后述的光源120射出的UV光(在此,作为一例,是UV光而非激光)而照射到紫外线固化树脂162A的装置。另外,在图15A所示的例子中,紫外线固化树脂162A为了接合透镜16与负透镜(凹透镜)162,以一定的厚度层状夹在透镜16与负透镜(凹透镜)162之间。
光照射装置110具备照射部118。照射部118具备光源120、照明光学系统122、DMD124及投影光学系统126。并且,光照射装置110具备光检测装置128。DMD124是本公开的技术所涉及的“反射方向变更元件”和“MEMS”的一例。
照射部118向紫外线固化树脂162A照射UV光。具体而言,首先,从光源120射出的UV光通过照明光学系统122被引导至DMD124,并由DMD124调制UV光。然后,从光源120射出的UV光经由DMD124照射到紫外线固化树脂162A。由DMD124调制的UV光通过投影光学系统126投影到紫外线固化树脂162A。
照明光学系统122具备准直透镜122A。光源120对准直透镜122A射出UV光,准直透镜122A使来自光源120的UV光成为平行光束,成为平行光束的UV光面状地照射到DMD124。作为一例,本实施方式的光源120使用了射出UV光的紫外线LED。另外,光源120也可以使用射出汞灯等UV光的其他种类的光源。
DMD124具备能够改变从光源120射出的UV光的反射方向的多个微镜124A。从光源120射出的UV光经由多个微镜124A照射到紫外线固化树脂162A。多个微镜124A在集成电路上排列成平面状。并且,多个微镜124A是可动式,各微镜124A在俯视中形成为矩形。作为多个微镜124A的个数,例如可以举出数十万个~数百万个。
在各微镜124A上,作为反射UV光的面的镜面124A1被设置成能够围绕扭转轴向第1方向和第2方向倾斜移动。在镜面124A1的下部设置有电极,各微镜124A的镜面124A1的倾斜状态通过电极被驱动而变化。具体而言,镜面124A1选择性地位移至向第1方向倾斜的状态(以下,也称为“第1倾斜状态”)和向第2方向倾斜的状态(以下,也称为“第2倾斜状态”)。
另外,以下,为了便于说明,将关于微镜124A使镜面124A1成为第1倾斜状态也称为“接通”,将关于微镜124A使镜面124A1成为第2倾斜状态也称为“断开”。并且,以下,为了便于说明,将镜面124A1维持在第1倾斜状态的时间也称为“接通时间”,将镜面124A1维持在第2倾斜状态的时间也称为“断开时间”。
当从微镜124A观察时,投影光学系统126及光检测装置128配置在相互不同的方向上。换言之,当从微镜124A观察时,光检测装置128配置在与紫外线固化树脂162A不同的方向上。在镜面124A1为第1倾斜状态的情况下,镜面124A1将来自光源120的UV光反射到投影光学系统126侧,在镜面124A1为第2倾斜状态的情况下,镜面124A1将来自光源120的UV光反射到光检测装置128侧。
在DMD124中,各微镜124A被接通或断开。具体而言,作为一例,如图15B所示,通过对各微镜124A进行PWM方式的控制(以下,也称为“脉冲宽度调制”),可以改变接通时间与断开时间的比率。由此,通过各个微镜124A,对每单位时间的UV光的照射能量进行灰度控制。作为照射能量的一例,可以举出光量(例如,UV光的每单位时间的照度与照射时间的乘积)。
投影光学系统126通过以预先设定倍率放大由DMD124反射的UV光的光径,面状地照射紫外线固化树脂162A的整个区域。
光检测装置128检测由DMD124反射的UV光的光量。光检测装置128具备具有透镜的检测光学系统140、以及检测接收到的UV光的光量的光电检测器142。在镜面124A1为第2倾斜状态的情况下,从光源120射出的UV光由镜面124A1反射到光检测装置128侧,并经由检测光学系统140入射到光电检测器142。光电检测器142检测入射的UV光的光量。另外,光电检测器142是本公开的技术所涉及的“光检测部”的一例。
作为一例,如图16所示,光照射装置110具备计算机30、存储装置32、UI类设备34、DMD驱动器136、光源驱动器138、外部I/F40、外部I/F144及I/O42。
I/O42具备输入输出端口(省略图示),经由输入输出端口,存储装置32、UI类设备34、DMD驱动器136、光源驱动器138、外部I/F40及外部I/F144与I/O42连接。I/O42与总线48连接,CPU30A经由I/O42与存储装置32、UI类设备34、DMD驱动器136、光源驱动器138、外部I/F40及外部I/F144进行各种信息的接收和发送。
DMD驱动器136是具有ASIC的设备,并与DMD124连接。DMD驱动器136根据来自CPU30A的指令驱动DMD124的各微镜124A(详情在后面叙述)。
光源驱动器138根据来自CPU30A的指令驱动光源120,从而从光源120射出UV光,或者停止射出UV光,或者改变UV光的强度。具体而言,光源驱动器138根据来自CPU30A的指令,控制对光源120射出UV光的定时、停止射出UV光的定时、以及改变UV光的强度等。
关于针对紫外线固化树脂162A的UV光的照射,通过根据来自CPU30A的指令由光源驱动器138控制光源120,并且根据来自CPU30A的指令改变DMD124的各微镜124A的方向来实现。
外部I/F144是具有FPGA的通信设备。光检测装置128连接到外部I/F144。外部I/F144负责CPU30A与光检测装置128之间的各种信息的接收和发送。
作为一例,如图17所示,存储装置32中存储有照射能量变更表132A。由外部I/F40接收照射能量变更表132A,由外部I/F40接收的照射能量变更表132A通过CPU30A存储在存储装置32中。
ROM30B中存储有UV光照射程序130B1。CPU30A从ROM30B读取UV光照射程序130B1,并在RAM30C中展开所读取的UV光照射程序130B1。CPU30A通过执行在RAM30C中展开的UV光照射程序130B1来作为控制部30A1和同步信号供给部30A2进行动作。并且,ROM30B中存储有校正控制程序130B2。CPU30A从ROM30B读取校正控制程序130B2,并在RAM30C中展开所读取的校正控制程序130B2。CPU30A通过执行在RAM30C中展开的校正控制程序130B2来作为控制部30A1进行动作。另外,以下,为了便于说明,在不需要区别说明“UV光照射程序130B1”和“校正控制程序130B2”的情况下,不标注符号而简称为“程序”。
同步信号供给部130A2根据基准时钟(省略图示)生成同步信号,并将生成的同步信号供给到控制部30A1。由此,控制部30A1通过从同步信号供给部130A2供给同步信号,根据所供给的同步信号使DMD驱动器136的动作与光源驱动器138的动作同步。
控制部30A1通过对DMD驱动器136供给DMD控制信号来控制DMD驱动器136,并通过对光源驱动器138供给脉冲信号来控制光源驱动器138。同步对DMD驱动器136供给DMD控制信号以及对光源驱动器138供给脉冲信号。通过向控制部30A1供给同步信号来实现对DMD驱动器136供给DMD控制信号以及对光源驱动器138供给脉冲信号的同步。
光源驱动器138根据从控制部30A1供给的信号控制光源120,从而使光源120接通/断开UV光的输出。
DMD控制信号是改变DMD124的微镜124A的方向的脉冲信号,DMD驱动器136根据从控制部30A1供给的DMD控制信号改变DMD124的微镜124A的方向。从光源20射出的UV光通过照明光学系统122引导至DMD124后被微镜124A反射,通过根据DMD控制信号改变微镜124A的方向来选择性地对紫外线固化树脂162A和光检测装置128照射UV光。即,微镜124A在使紫外线固化树脂162A固化的情况下向紫外线固化树脂162A反射UV光,并在光检测装置128检测UV光的光量的情况下向光检测装置128反射UV光。
光检测装置128通过使多个微镜124A根据DMD控制信号按照预先设定的顺序逐一成为第2倾斜状态,从而针对每个微镜124A检测由微镜124A反射的UV光的光量。
表示针对每个微镜124A由光检测装置128检测的光的数据(以下,也称为“检测数据”)与划分区域相关联地存储在存储装置32中。作为一例,检测数据经由图16所示的外部I/F144被输出到控制部30A1。
控制部30A1根据光源120和/或DMD124等经时变化(以下,也简称为“经时变化”)改变照射能量。照射能量的变更例如通过改变来自光源120的UV光的输出电平来实现。UV光的输出电平的变更例如通过在对光源120施加偏置电压的情况下改变偏置电压来实现。另外,本公开的技术并不限定于此,照射能量的变更也可以通过使UV光在DMD124中朝向紫外线固化树脂162A反射的时间的变更、即接通时间的变更来实现。
可以根据从光检测装置128输出的检测数据来确定经时变化。因此,控制部30A1根据光检测装置128的检测结果、即检测数据进行校正控制。如此,在光照射装置110中,对DMD124的动作进行与经时变化相应的校准。
与第1实施方式同样地,DMD控制信号的周期即DMD控制信号的每一脉冲的长度小于从紫外线固化树脂162A针对后述的划分区域中的每一个产生的自由基的寿命。并且,通过在DMD驱动器136的控制下多次接通/断开DMD124的各微镜124A,作为一例,对图18所示的紫外线固化树脂162A的整个区域反复进行多次UV光的照射。UV光的照射能量的变更通过针对后述的每个划分区域,由控制部30A1对DMD控制信号进行脉冲宽度调制来实现。
具体而言,作为一例,如图19A~图19C所示,由控制部30A1针对后述的每个划分区域改变DMD控制信号的占空比,从而针对各划分区域的UV光的照射能量以3级以上的多级改变,由此,朝向紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量以3级以上的多级分布。另外,在图19A~图19C所示的例子中,DMD控制信号的每一脉冲的长度即DMD控制信号的周期是固定的。
在该第2实施方式中,DMD控制信号的周期是固定的,但本公开的技术并不限定于此。例如,对于DMD124中包含的所有微镜124A,DMD控制信号的周期可以是可变的。并且,对于DMD124中包含的所有微镜124A中的一部分微镜124A,DMD控制信号的周期也可以是可变的。对于DMD124中包含的所有微镜124A中、所选择的至少一个微镜124A,DMD控制信号的周期也可以是可变的。
作为一例,如图18所示,在光照射装置110中,与第1实施方式(参考图4)同样地,在相对于透镜16的单面16A的俯视中,对于紫外线固化树脂162A的整个区域,由控制部30A1设定矩形平面50。
由DMD124的各微镜124A反射的UV光经由投影光学系统126面状地照射到矩形平面50。另外,1个划分区域是由矩形微镜124A反射的UV光照射的矩形区域。
与第1实施方式同样地,该第2实施方式所涉及的紫外线固化树脂162A也在俯视中被矩形平面50的各划分区域划分,通过被矩形平面50的各划分区域划分而得到的多个划分区域的各位置与矩形平面50的各区划区域同样地,由行号和列号指定。
作为一例,光照射装置110具备如图20所示的照射能量变更表132A。照射能量变更表132A是将位置指定信息及上述脉冲宽度调制中使用的占空比与每个微镜124A相关联的表。关于由DMD124照射到紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量的分布,考虑以下说明的影响,通过实机进行的试验和/或计算机模拟等预先导出,使得在对紫外线固化树脂162A的整个区域照射UV光的情况下使紫外线固化树脂162A的整个区域以均匀的速度固化。
作为一例,如如图21上半部分的示意图所示,紫外线固化树脂162A中的照度分布通过(1)~(4)所示的分布的重叠来确定。(1)~(4)所示的分布的重叠是指例如(1)~(4)所示的分布的叠加。(1)所示的分布是指由照明光学系统122的UV光照射的DMD124中的照度分布。(2)所示的分布是指DMD124的灰度分布(以下,也称为“DMD灰度分布”)。在此,灰度分布是指例如DMD124的反射率分布。(3)所示的分布是指通过投影光学系统126照射到透镜16的UV光的照度分布。(4)所示的分布是指由于接合透镜160中包含的透镜16和负透镜162中的UV光的折射、反射、散射和/或吸收等影响引起的照度分布。
在此,在图21的上半部分的(1)所示的图表(以下,也称为“上半部分(1)图表”)和图21的下半部分的(1)所示的图表(以下,也称为“下半部分(1)图表”)中,横轴表示距DMD124的中心的距离,纵轴表示DMD124的照度(mW/cm2)。并且,在图21的上半部分的(2)所示的图表(以下,也称为“上半部分(2)图表”)和图21的下半部分的(2)所示的图表(以下,也称为“下半部分(2)图表”)中,横轴表示距DMD124的中心的距离,纵轴表示DMD124的反射率(%)。并且,在图21的上半部分的(3)所示的图表(以下,也称为“上半部分(3)图表”)和图21的下半部分的(3)所示的图表(以下,也称为“下半部分(3)图表”)中,横轴表示距投影光学系统126的中心的距离,纵轴表示投影光学系统126的传递函数(%)。另外,这里所说的“传递函数”是指对通过了投影光学系统126的UV光作用的光成分(例如,强度(功率)和/或亮度等)的程度。
并且,在图21的上半部分的(4)所示的图表(以下,也称为“上半部分(4)图表”)和图21的下半部分的(4)所示的图表(以下,也称为“下半部分(4)图表”)中,横轴表示距透镜16的中心的距离,纵轴表示透镜16和负透镜162的传递函数(%)。而且,在图21的上半部分的(5)所示的图表(以下,也称为“上半部分(5)图表”)和图21的下半部分的(5)所示的图表(以下,也称为“下半部分(5)图表”)中,横轴表示距紫外线固化树脂162A的中心的距离,纵轴表示针对紫外线固化树脂162A的照度(mW/cm2)。另外,由上半部分(5)图表和下半部分(5)图表表示的照度分布相当于针对紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量的分布。
另外,由下半部分(5)图表表示的照度分布是本公开的技术所涉及的“与光固化树脂的特性相应的照射能量的分布”的一例。并且,由上半部分(3)图表和下半部分(3)图表表示的传递函数是本公开的技术所涉及的“与根据投影光学系统的特性相应的照射能量的分布”的一例。并且,由上半部分(4)图表和下半部分(4)图表表示的传递函数是“与所述光学元件的光学特性相应的所述照射能量的分布”的一例。
在光照射装置110中,从光源120射出并照射到DMD124的UV光的照度分布在DMD124内存在照度不均匀。作为一例,这种不均匀起因于从光源120射出的UV光的光束轮廓和/或投影光学系统126的特性等而产生。另外,入射到DMD124的UV光的照度分布能够通过光检测装置(图21中未图示)来检测。作为一例,如上半部分(1)图表所示,DMD124内的照度不均匀是UV光的照度从DMD124的中心朝向DMD124的周边降低的不均匀。
在DMD124中,在各微镜124A的镜面124A1没有产生劣化的新产品的情况下,例如各微镜124A的反射率(例如,镜面124A1的反射率)相等,作为一例,在上半部分(2)图表所示的例子中,反射率的分布没有不均匀。
作为一例,如上半部分(3)图表所示,投影光学系统126的传递函数存在不均匀。关于投影光学系统126的传递函数,通过测量将DMD124的反射率分布设定为均匀时从投影光学系统126射出的UV光的投影位置处的照度分布,并将所测量的照度分布除以照明光学系统122的照度分布而得到。
并且,上半部分(4)图表中示出了透镜16和由负透镜162产生的影响(例如,折射、反射、散射和/或吸收等),并且传递函数(%)不均匀。另外,可以通过实机进行的试验和/或计算机的光线追踪模拟来求出透镜16和由负透镜162产生的影响。
在针对DMD124中包含的所有微镜124A的脉冲宽度调制中使用的DMD控制信号的脉冲宽度相同的情况下,照射到紫外线固化树脂162A的UV光受到上半部分(1)图表~上半部分(4)图表所示的各特性的重叠影响,作为一例,如上半部分(5)图表所示,在紫外线固化树脂162A中,照度分布产生不均匀,因此无法使厚度恒定的紫外线固化树脂162A整体以均匀的速度固化。换言之,与光量少的区域相比,光量多的区域的固化速度加快。
因此,在光照射装置110中,控制部30A1针对每个划分区域设定在DMD124的各微镜124A的脉冲宽度调制中使用的占空比,以使针对厚度均匀的紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量的分布均匀。
作为一例,根据下半部分(2)图表所示的DMD124的灰度分布,由控制部30A1确定针对每个划分区域设定的占空比。作为一例,下半部分(2)图表所示的DMD124的灰度分布由控制部30A1设定。作为一例,下半部分(2)图表所示的DMD124的灰度分布是具有与作为一例的由上半部分(5)图表表示的照度分布的倒数所示的分布趋势相同分布趋势的灰度分布。
由此,作为一例,如图21的下半部分所示,通过使由下半部分(1)图表表示的照度分布、由下半部分(2)图表表示的DMD灰度分布、由下半部分(3)图表表示的照度分布、以及由下半部分(4)图表表示的照度分布重叠,从而如下半部分(5)图表所示,能够使紫外线固化树脂162A中的照度分布均匀。因此,能够使紫外线固化树脂162A以均匀的速度固化,并且能够降低起因于紫外线固化树脂162A的固化速度而在紫外线固化树脂162A产生的变形。
光照射装置110在控制部30A1的控制下,在每个划分区域对紫外线固化树脂162A重叠照射UV光,从而由紫外线固化树脂162A产生自由基。而且,紫外线固化树脂162A通过所产生的自由基的聚合反应而固化。
通过对微镜124A进行的脉冲宽度调制实现的DMD124的灰度表现越细,越能够使照度分布均匀,但若灰度数增加,则规定DMD控制信号的周期的帧速率变低。帧速率越低,DMD控制信号的周期越长。若DMD控制信号的周期、即UV光的照射时间比紫外线固化树脂162A的自由基寿命长,则紫外线固化树脂162A的固化速度变得不均匀。若固化速度不均匀,则在紫外线固化树脂162A整体完全固化之前,紫外线固化树脂162A的硬度产生不均匀,其结果,紫外线固化树脂162A产生变形。
因此,由于与上述第1实施方式相同的理由,控制部30A1将DMD控制信号的1帧长度(例如,如图19A~图19C所示的1帧长度A)设定为小于紫外线固化树脂162A的自由基寿命,即,针对紫外线固化树脂162A的UV光照射的每一次照射时间小于自由基寿命。另外,在此,小于自由基寿命是指达到自由基寿命之前、自由基的聚合反应停止之前、或者自由基的生长中。
接着,参考图22对光照射装置110的作用进行说明。图22示出了由接收设备34B接收开始执行UV光照射处理的指令的情况下,根据UV光照射程序130B1由CPU30A执行的UV光照射处理的流程的一例。
在图22所示的UV光照射处理中,首先,在步骤ST100中,控制部30A1从存储装置32读取照射能量变更表132A,之后,UV光照射处理转移到步骤ST101。
在该步骤ST101中,控制部30A1开始对各微镜124A照射伴随脉冲宽度调制的UV光。在该步骤ST101中,控制部30A1驱动DMD124的各微镜124A,以使从光源120射出UV光,并使从光源120射出的UV光朝向投影光学系统126反射。在此,控制部30A1根据在步骤ST100中获取的照射能量变更表132A,对各微镜124A进行脉冲宽度调制。即,控制部30A1通过将由照射能量变更表132A针对每个划分区域指定的占空比的DMD控制信号供给到DMD驱动器136,改变各微镜124A的接通时间与断开时间的比率。由此,3灰度以上的多灰度的UV光经由投影光学系统126照射到紫外线固化树脂162A。
在下一步骤ST102中,控制部30A1判定针对紫外线固化树脂162A的UV光的照射次数是否达到预定次数。在步骤ST102中,在UV光的照射次数没有达到预定次数的情况下判定为否定,UV光照射处理转移到步骤ST101。在步骤ST102中,在UV光的照射次数达到预定次数的情况下判定为肯定,UV光照射处理转移到步骤ST103。
在步骤ST103中,控制部30A1停止由光照射装置110进行的UV光的照射,之后,UV光照射处理结束。
在光照射装置110中可能发生经时变化。在此,作为经时变化的一例,可以举出光源120经时劣化和DMD124经时劣化。光源120经时劣化导致从光源120射出的UV光的光量降低,DMD124经时劣化导致微镜124A的反射率降低。微镜124A的反射率的降低量有时针对每个微镜124A而不同。若发生从光源120射出的UV光的光量降低和微镜124A的反射率降低中的至少一方,则紫外线固化树脂162A接受的UV光的光量减少,因此影响紫外线固化树脂162A的固化。
因此,在光照射装置110中,例如,根据从开始使用光源120起累积的照射时间即累积照射时间和/或光照射装置110的使用时间等进行校正控制,以补偿由于光源120经时劣化或DMD124经时劣化引起的经时劣化部分的光量。换言之,以入射到投影光学系统126的UV光的光量成为与光源120及DMD124经时劣化之前相同的光量的方式进行校正控制。在此,示出了与经时劣化之前相同的光量,但本公开的技术的校正控制不限于此,也可以是被视为相同光量的预定范围内的光量的控制。预定范围是指,例如作为通过实机进行的试验和/或计算机模拟等补偿经时劣化部分的光量的光量范围而预先导出的范围。
在光照射装置10中,通过CPU30A进行校正控制。图23中示出了校正控制的流程的一例。另外,校正控制由CPU30A根据校正控制程序130B2进行。
在图23所示的步骤ST200中,控制部30A1判定UV光的累积照射时间是否达到预定时间(例如,数十小时)。在累积照射时间没有达到预定时间的情况下判定为否定,再次进行步骤ST200的判定。在步骤ST200中,在累积照射时间达到预定时间的情况下判定为肯定,校正控制转移到步骤ST201。
另外,在该步骤ST200中列举了“累积照射时间”,但这仅为一例,也可以在用户喜好的定时进行步骤ST201之后的处理。
在步骤ST201中,控制部30A1从光源120射出UV光,并以预先设定的顺序将多个微镜124A逐一断开,针对每个微镜124A使光检测装置128检测由微镜124A反射的UV光的光量,将每个微镜124A的检测数据存储在存储装置32中。
在下一步骤ST202中,控制部30A1判定由检测数据表示的光量与预先存储在存储装置32中的基准光量是否不同。在步骤ST202中,在由检测数据表示的光量与预先存储在存储装置32中的基准光量不同的情况下判定为肯定,校正控制转移到步骤ST204。在步骤ST202中,在由检测数据表示的光量与预先存储在存储装置32中的基准光量一致的情况下判定为否定,校正控制转移到步骤ST203。
在步骤ST203中,控制部30A1计算预先存储在存储装置32中的基准光量与由检测数据表示的光量之间的差异度(例如,差分和/或比率等),并将计算得到的差异度存储在存储装置32中。然后,控制部30A1根据存储在存储装置32中的差异度,改变微镜124A的接通时间与断开时间的比率,以使UV光的光量成为基准光量,之后,校正控制转移到步骤ST204。另外,在所有微镜124A的反射率降低的情况下,也可以进行提高光源120的光量的校正控制。并且,在即使微镜124A的接通时间成为100%也无法达到基准光量的情况下,进行提高光源120的光量的校正控制。而且,作为一例,也可以将10个像素(10个微镜124A)等多个像素汇总在一起来进行从同样的检测到校正控制。由此,与逐一校正控制像素的情况相比,能够更快地进行校正控制。
在步骤ST204中,控制部30A1判定是否满足结束校正控制的条件(以下,称为“校正控制结束条件”)。在此,校正控制结束条件的作为一例,可以举出UV光照射处理已结束这样的条件。并且,作为校正控制结束条件的另一例,可以举出由接收设备34B接收用于结束UV光照射处理或校正控制的指令这样的条件。
在步骤ST204中,在不满足校正控制结束条件的情况下判定为否定,校正控制转移到步骤ST200。在步骤ST204中,在满足校正控制结束条件的情况下判定为肯定,校正控制结束。
如以上说明,在光照射装置110中,通过照射部118,从光源120射出的UV光经由DMD124照射到紫外线固化树脂162A。而且,通过由控制部30A1控制DMD124,朝向紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量以3级以上的多级分布。因此,根据本结构,与未考虑紫外线固化树脂162A的固化特性而对紫外线固化树脂162A照射UV光的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂162A的固化速度而在紫外线固化树脂162A产生的变形。另外,在此,作为MEMS的一例,举出了DMD124,但并不限于此,作为MEMS,也可以是具有与DMD124相当的功能的设备,在这种情况下也能获得同样的效果。
并且,在光照射装置110中,通过控制部30A1进行使UV光的照射能量以3级以上的多级分布的控制,以使照射到紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量成为与由上半部分(5)图表表示的照度分布相应的照射能量的分布。因此,根据本结构,与照射到紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量是仅与上半部分(1)图表、上半部分(2)图表、上半部分(3)图表或上半部分(4)图表相应的照射能量的分布的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂162A的固化速度而在紫外线固化树脂162A产生的变形。
并且,在光照射装置110中,通过控制部30A1进行使UV光的照射能量以3级以上的多级分布的控制,以使照射到紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量成为与由上半部分(3)图表表示的传递函数相应的照射能量的分布。因此,根据本结构,与照射到紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量是未考虑投影光学系统126的传递函数的照射能量的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂162A的固化速度而在紫外线固化树脂162A产生的变形。
并且,在光照射装置110中,通过控制部30A1进行使UV光的照射能量以3级以上的多级分布的控制,以使照射到紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量成为与由上半部分(4)图表表示的传递函数相应的照射能量的分布。因此,根据本结构,与照射到紫外线固化树脂162A的UV光的照射能量是未考虑透镜16和负透镜162的传递函数的照射能量的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂162A的固化速度而在紫外线固化树脂162A产生的变形。
并且,在光照射装置110中,紫外线固化树脂162A为均匀的厚度,通过控制部30A1进行脉冲宽度调制,以使对紫外线固化树脂162A照射的UV光的照射能量的分布均匀。因此,根据本结构,与对厚度均匀的紫外线固化树脂162A照射的UV光的照射能量的分布不均匀的情况相比,能够以均匀的速度固化厚度均匀的紫外线固化树脂162A。
并且,在光照射装置110中,多个微镜124A配置成平面状。因此,根据本结构,与微镜124A未被配置成平面状的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂162A的固化速度而在紫外线固化树脂162A产生的变形。
并且,在光照射装置110中,通过控制部30A1进行校正控制,从而根据经时变化改变微镜124A的接通时间与断开时间的比率,并根据经时变化改变照射能量。因此,根据本结构,与照射能量不根据经时变化改变的情况相比,能够抑制紫外线固化树脂162A随着经时变化而未固化的情况的发生。
并且,在光照射装置110中,由光检测装置128检测由DMD124反射的UV光的光量,并且由控制部30A1根据光检测装置128的检测结果进行校正控制。因此,根据本结构,与和光检测装置128的检测结果无关地改变UV光的照射能量的情况相比,能够高精度地补偿照射到紫外线固化树脂162A的UV光的光量中随着经时变化而不足的光量。
并且,在光照射装置110中,在镜面124A1为第2倾斜状态的情况下,来自光源120的UV光由镜面124A1向光检测装置128侧反射。因此,根据本结构,从光照射装置110拆下光源120和DMD124而不检查光源120和DMD124的经时变化,能够指定照射到紫外线固化树脂162A的UV光的光量中随着经时变化而不足的光量。
并且,在光照射装置110中,UV光的光量由光电检测器142检测。因此,根据本结构,根据由光电检测器142检测出的光量,能够指定照射到紫外线固化树脂162A的UV光的光量中随着经时变化而不足的光量。
并且,在光照射装置110中,UV光对紫外线固化树脂162A的每一次照射时间设定为小于自由基寿命。因此,根据本结构,与UV光对紫外线固化树脂162A每一次照射时间在自由基寿命以上的情况相比,能够使通过上次的UV光的照射而从紫外线固化树脂162A产生的自由基不易受到通过本次的UV光的照射而从紫外线固化树脂162A产生的自由基的影响。其结果,与UV光对紫外线固化树脂162A的每一次照射时间在自由基寿命以上的情况相比,紫外线固化树脂162A的划分区域之间的固化程度连续性提高。即,与UV光对紫外线固化树脂162A的每一次照射时间在自由基寿命以上的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂12的效果速度而在紫外线固化树脂12产生的变形。
并且,在光照射装置110中,针对每个划分区域,从光源120经由DMD124向紫外线固化树脂162A照射UV光,从而从紫外线固化树脂162A产生自由基,在自由基的聚合反应停止之前,对紫外线固化树脂162A重叠照射UV光。在此,自由基的聚合反应停止之前,换言之,是指自由基生长中或者达到自由基寿命之前。因此,根据本结构,与在自由基的聚合反应停止后对紫外线固化树脂162A照射UV光的情况相比,能够提高紫外线固化树脂162A的划分区域之间的固化程度的连续性。其结果,与在自由基的聚合反应停止后对紫外线固化树脂162A照射UV光的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂162A的固化速度而在紫外线固化树脂162A产生的变形。
并且,在光照射装置110中,通过照射部118对紫外线固化树脂162A的整个区域面状地照射UV光。因此,根据本结构,与通过线扫描方式对紫外线固化树脂162A的整个区域照射UV光的情况相比,能够缩短对紫外线固化树脂162A的整个区域照射UV光所需的时间。
另外,在上述第2实施方式中,作为表示对紫外线固化树脂162A照射的UV光的照射能量分布的分布信息的作为一例,举出照射能量变更表132A存储在存储装置32中的形态例进行了说明,但本公开的技术并不限定于此。例如,照射能量变更表132A也可以由外部I/F40接收。即,也可以从USB存储器、个人计算机和/或服务器等外部装置经由外部I/F40向光照射装置110提供照射能量变更表132A。另外,外部I/F40是本公开的技术所涉及的“接收部”的一例。
由外部I/F40接收的照射能量变更表132A被覆盖保存在存储装置32中。而且,如上述第2实施方式中说明的那样,控制部30A1根据存储在存储装置32中的照射能量变更表132A,针对每个划分区域改变UV光的照射能量。因此,根据本结构,与照射能量变更表132A不变的情况相比,能够以适合每个紫外线固化树脂162A的照射能量的分布对紫外线固化树脂162A照射UV光。
并且,在上述第2实施方式中,在光照射装置110中虽然例示了以成为与接合透镜160中包含的透镜16和负透镜162的光学特性相应的照射能量(与由上半部分(4)图表表示的传递函数相应的照射能量)的分布的方式,使UV光的照射能量以3级以上的多级分布的控制,但本公开的技术并不限定于此。例如,也可以由控制部30A1进行如下控制:以成为与透镜16和负透镜162的光学特性以及夹具163的光学特性相应的照射能量的分布的方式,使UV光的照射能量以3级以上的多级分布。因此,根据本结构,与适用未考虑透镜16和负透镜162的光学特性以及夹具163的光学特性的照射能量的情况相比,能够降低起因于紫外线固化树脂162A的固化速度而在紫外线固化树脂162A产生的变形。
另外,在上述第2实施方式中例示了接合透镜160,因此采用了与接合透镜160中包含的透镜16和负透镜162的光学特性相应的照射能量的分布,但是在不是接合透镜160而是单个透镜的情况下,可以采用与单个透镜的光学特性相应的照射能量的分布。
并且,在上述第2实施方式中,举出在ROM30B中存储有程序的形态例进行了说明,但本公开的技术并不限定于此。例如,如图24所示,也可以将程序存储在存储介质600中。在这种情况下,存储在存储介质600中的程序被安装在计算机30,CPU30A根据程序执行上述UV光照射处理及校正控制。另外,作为存储介质600的一例,可以举出CD-ROM、DVD-ROM、SSD或USB存储器等任意移动式存储介质。
并且,也可以将程序存储在经由通信网(省略图示)与计算机30连接的其他计算机或服务器装置等存储部中,并根据上述光照射装置110的要求将程序下载到计算机30。在这种情况下,所下载的程序被安装到计算机30,并由计算机30的CPU30A执行。
并且,在上述第2实施方式所示的例子中,CPU30A是单个CPU,但本公开的技术并不限定于此,也可以采用多个CPU。
作为执行上述UV光照射处理和/或校正控制的硬件资源,可以使用以下所示的各种的处理器。作为处理器,例如如上所述,可以举出软件,即,通过执行程序来作为执行UV光照射处理和/或校正控制的硬件资源发挥作用的通用处理器即CPU。并且,作为处理器,例如可以举出专用电路,该专用电路是具有为了执行FPGA、PLD或ASIC等特定的处理而专门设计的电路结构的处理器。所有处理器都内置或连接有存储器,所有处理器都通过使用存储器来执行激光照射处理。
执行UV光照射处理和/或校正控制的硬件资源可以由这些各种的处理器中的1个构成,也可以由同种或异种的2个以上的处理器的组合(例如,多个FPGA的组合或者CPU与FPGA的组合)构成。并且,执行UV光照射处理和/或校正控制的硬件资源也可以是1个处理器。
作为由1个处理器构成的例子,首先,如客户端和服务器等计算机所代表的那样,存在如下形态:由1个以上的CPU和软件的组合构成1个处理器,该处理器作为执行在上述第2实施方式中说明的各部的处理的硬件资源发挥作用。第二,如SoC等所代表的那样,存在使用如下处理器的形态,该处理器以1个IC芯片来实现包括执行UV光照射处理和/或校正控制的多个硬件资源的系统整体的功能。如此,在上述第2实施方式中说明的各部的处理通过使用上述各种的处理器的1个以上作为硬件资源来实现。
而且,作为这些各种的处理器的硬件结构,更具体而言,可以使用组合了半导体元件等电路元件的电路。
并且,上述UV光照射处理和/或校正控制仅为一例。因此,在不脱离宗旨的范围内,当然也可以删除不必要的步骤、追加新的步骤或者改变处理顺序。
并且,在上述第2本实施方式中,光照射装置110中包括光检测装置128,但光检测装置128可以根据需要设置,也可以在光照射装置110中不设置光检测装置128。并且,也可以设置容纳照射部118的第1壳体、以及容纳光检测装置128的第2壳体,并且使光检测装置128与照射部118分离。在上述第2实施方式中说明了进行校正控制的例子,但若不需要也可以不进行校正控制(可以没有校正控制程序本身)。例如,若将劣化的光源120和/或DMD124更换为新产品,则没有必要进行校正控制。
[第3实施方式]
接着,根据附图对本公开的技术所涉及的第3实施方式进行说明。另外,本第3实施方式是第2实施方式的变形例,对与第2实施方式相同的结构标注相同符号,并省略其说明。
作为一例,如图25所示,本第3实施方式所涉及的光照射装置300具备反射镜302及偏心测量仪304。从投影光学系统126射出的UV光被反射镜302反射,入射到偏心测量仪304。偏心测量仪304在与投影光学系统126的光轴交叉(例如,正交)的方向上具有光轴。在光照射装置300中,从投影光学系统126射出的UV光被反射镜302向斜下方反射。由反射镜302反射的UV光从相对于接合透镜160的光轴倾斜的方向照射到紫外线固化树脂162A。
在图25的正面视图方式中,在由夹具163支撑的接合透镜160的下方,与接合透镜160同轴地配置有透镜306及光源308。另一方面,在图25的正面视图方式中,在接合透镜160的上方,与接合透镜160同轴地配置有物镜310及CCD等成像元件312。另外,夹具163上形成有从光源308射出的光通过的开口163B。
偏心测量仪304包括光源308、透镜306、物镜310、成像元件312及显示装置314等而构成。接合透镜160中,从光源308射出的光经由透镜306透射接合透镜160,经由物镜310在成像元件312成像,点像由成像元件312成像。另外,从光源308照射的光是对光固化树脂没有灵敏度的波长的光。表示通过由成像元件312成像而获得的点像的图像显示在显示装置314上。
在通过用紫外线固化树脂162A粘接透镜16和负透镜162来制造接合透镜160的情况下,需要将透镜16的光轴和负透镜162的光轴对准在包括所允许的光学特性的误差的预先设定的范围内。
因此,在本第3实施方式中,操作员等在紫外线固化树脂162A的固化结束之前,进行使透镜16和负透镜162中的任一方在与光轴交叉的方向上相对移动,从而使透镜16的光轴和负透镜162的光轴对准在预先设定的范围内的操作。在本第3实施方式中,操作员等一边观察显示在显示装置314上的图像的位置,一边移动透镜16和/或负透镜162等,以使显示在显示装置314上的图像处于画面的预定范围内。另外,画面的预定范围是指画面的整个范围内与上述“预先设定的范围”对应的一部分范围。
“固化结束前”是能够使透镜16和负透镜162在与光轴交叉的方向上相对移动的期间。在此,“固化结束前”是指紫外线固化树脂162A完全固化之前。换言之,“固化结束前”是指紫外线固化树脂162A的固化中途。更换言之,“固化结束前”是指透镜16与负透镜162之间的粘接完成之前。
由此,能够得到透镜16的光轴和负透镜162的光轴对准在预先设定的范围内,并且点像进入预先设定的范围内的接合透镜160。另外,透镜16和/或负透镜162等的移动可以由操作员等手动操作进行,也可以使用致动器等进行。
[其他实施方式]
在上述第2实施方式和第3实施方式所涉及的各光照射装置中,说明了以均匀的速度使厚度均匀的紫外线固化树脂162A固化的例子,但作为一例,如图26所示,也可以以均匀的速度使厚度不恒定、换言之厚度不均匀的紫外线固化树脂162A(即部分厚度不同的紫外线固化树脂162A)固化。例如,通过使厚度不恒定的紫外线固化树脂12与作为球面透镜的透镜16固化并一体化,能够制造非球面透镜。另外,对于紫外线固化树脂12的厚度厚的部位,与厚度薄的部位相比,通过增加UV光的光量,即使是厚度不均匀的紫外线固化树脂12,也能够以均匀的速度固化。紫外线固化树脂12的厚度是本公开的技术所涉及的“光固化树脂的特性”的一例。并且,与这种紫外线固化树脂12的厚度相应的UV光的照度分布是本公开的技术所涉及的“与光固化树脂的特性相应的照射能量的分布”的一例。
另外,在第1实施方式所涉及的光照射装置10中,也可以通过受到光源20的特性的影响、光学系统22的特性的影响、以及透镜16中UV光的折射、反射、散射和/或吸收等的影响的UV光,以防止紫外线固化树脂12的固化速度不均匀并且抵消这些影响的方式,与第2实施方式相同地,朝向紫外线固化树脂12照射的UV光的照射能量通过控制部30A1改变为3级以上的多级。
并且,作为一例,如图11所示,也可以设置检测从光照射装置200射出的UV光的光检测装置128。在这种情况下,例如,在支撑部件14的侧方设置光检测装置128,并设置使光照射装置200沿水平方向移动的致动器316。
在对紫外线固化树脂12照射UV光的情况下,使光照射装置200移动到支撑部件14的上方,在由光检测装置128检测透射了液晶面板70的像素70A的UV光的情况下,使光照射装置200移动到光检测装置128的上方。
光检测装置128根据液晶面板控制信号按照预先设定的顺序使多个像素70A逐一成为透射状态,换言之通过使像素70A的液晶快门成为打开状态,从而针对每个像素70A检测透射了像素70A的UV光的光量。针对每个像素70A由光检测装置128得到的检测数据与划分区域相关联地存储在存储装置32中。
检测数据由光检测装置128经由外部I/F144输出到控制部30A1(参考图16)。
控制部30A1根据光源120和/或液晶面板70等经时变化(以下,也简称为“经时变化”)改变照射能量。照射能量的变更例如通过改变来自光源120的UV光的输出电平来实现,并且,也可以通过使UV光在像素70A中朝向紫外线固化树脂162A透射的时间的变更、即像素70A的液晶快门的打开的时间的变更来实现。
可以根据从光检测装置128输出的检测数据来确定经时变化。因此,控制部30A1根据光检测装置128的检测结果、即检测数据进行校正控制。如此,在光照射装置200中,对液晶面板70的动作进行与液晶面板70的经时变化相应的校准。
在上述第2实施方式及第3实施方式中,作为调制UV光的光调制元件使用了DMD等MEMS,但是也可以代替DMD,使用具有多个透光率变更区域的反射型液晶面板等其他种类的光调制元件。在此,液晶面板是本公开的技术所涉及的“透射率变更元件”的一例。如此,即使在代替DMD而使用具有多个透光率变更区域的反射型液晶面板等其他种类的光调制元件的情况下,也能够得到与上述第2实施方式和第3实施方式中说明的效果相同的效果。
在上述各实施方式中,通过UV光的照射使附加于透镜16的紫外线固化树脂固化,但紫外线固化树脂也可以附加于除透镜16等光学元件以外的对象物,也可以是单体。
在上述各实施方式中,示出了对紫外线固化树脂照射UV光而使其固化的例子,但本公开的技术也适用于对光固化树脂照射可见光而使其固化的情况。
本公开的光照射装置也可以是使用了光造型法的3D打印机,所述光造型法通过对光固化树脂照射光来制造3维对象。由此,能够制造光固化树脂固化时的变形得到抑制的高精度的对象。
以上所示的记载内容和图示内容是关于本公开的技术所涉及的部分的详细说明,并且仅是本公开的技术的一例。例如,关于上述结构、功能、作用及效果的说明是关于本公开的技术所涉及的部分的结构、功能、作用及效果的一例的说明。因此,当然可以在不脱离本公开的技术的主旨的范围内,对以上所示的记载内容和图示内容,删除不需要的部分,追加或置换新的要素。并且,为了避免错综复杂,便于理解本公开的技术所涉及的部分,在以上所示的记载内容和图示内容中,在能够实施本公开的技术的基础上省略了与不需要特别说明的技术常识等相关的说明。
在本说明书中,“A和/或B”与“A和B中的至少一个”同义。也就是说,“A和/或B”意味着可以仅为A,可以仅为B,也可以为A和B的组合。并且,在本说明书中,将3个以上的情况以“和/或”联系起来表现时也适用与“A和/或B”相同的观点。
本说明书中所记载的所有文献、专利申请以及技术标准,以与具体且个别记载了通过参考纳入个别文献、专利申请以及技术标准的情况相同程度地,通过参考纳入本说明书中。
关于上述实施方式,还公开以下附记。
(附记1)
一种光照射装置,其包括:
照射部,对光固化树脂照射光;以及
变更部,改变光的强度,所述光照射装置中,
照射部通过对光固化树脂的整个区域照射光而由光固化树脂产生自由基,在自由基的聚合反应停止之前,从整个区域的外侧对整个区域重叠照射光,
变更部针对每个划分区域改变如下的光的强度,该光是由照射部对通过划分光固化树脂得到的多个划分区域中的每一个进行照射的光。
(附记2)
一种光照射装置,其包括:
照射部,对光固化树脂照射光;以及
变更部,改变光的强度,所述光照射装置中,
照射部通过对光固化树脂的整个区域照射光而由光固化树脂产生自由基,在自由基的生长中,从整个区域的外侧对整个区域重叠照射光,
变更部针对每个划分区域改变如下的光的强度,该光是由照射部对通过划分光固化树脂得到的多个划分区域中的每一个进行照射的光。
(附记3)
根据附记1或附记2所述的光照射装置,其中,通过对包围整个区域的区域扫描光,激光也对整个区域扫描。
(附记4)
根据附记3所述的光照射装置,其中,包围整个区域的区域是矩形平面,通过从矩形平面的起点到终点扫描光,激光也对整个区域扫描。
符号说明
10、100、110、200、300-光照射装置,12、162A-紫外线固化树脂,14-支撑部件,14A-容纳面,16A-单面,18-照射部,20、20A-光源,22-光学系统,22B-准直透镜,24-检流计镜,30-计算机,30A-CPU,30A1-控制部,30A2-同步信号供给部,30B-ROM,30B1-激光照射程序,30C-RAM,32-存储装置,32A-激光强度程序,34-UI类设备,34A-显示器,34B-接收设备,36-扫描仪驱动器,38-光源驱动器,40、144-外部I/F,42-I/O,48-总线,50-矩形平面,120-光源,124-DMD,124A-微镜,124A1-镜面,126-投影光学系统,128-光检测装置,130B1-UV光照射程序,130B2-校正控制程序,132A-照射能量变更表,136-DMD驱动器,142-光电检测器,160-接合透镜,162-负透镜,163-夹具,163A-底面,165-间隙,600-存储介质。
Claims (34)
1.一种光照射装置,其包括:照射部,对光固化树脂照射光;以及变更部,改变所述光的强度,在所述光照射装置中,所述照射部通过对所述光固化树脂照射所述光而由所述光固化树脂产生自由基,在所述自由基的聚合反应停止之前,对所述光固化树脂重叠照射所述光,所述变更部针对每个划分区域改变由所述照射部对多个所述划分区域中的每一个照射的所述光的强度,其中多个所述划分区域是通过划分所述光固化树脂得到的,所述光照射装置还包括接收部,接收表示对所述光固化树脂照射的所述光的强度分布的分布信息,所述变更部根据由所述接收部接收的所述分布信息改变所述光的强度,所述光固化树脂附加于光学元件,所述光固化树脂夹在支撑所述光学元件的支撑部件与所述光学元件之间,所述光的强度分布由所述光学元件的光学特性和所述支撑部件的光学特性确定。
2.根据权利要求1所述的光照射装置,其中,所述照射部对所述光固化树脂扫描所述光。
3.根据权利要求1或2所述的光照射装置,其中,所述照射部在达到所述自由基的寿命之前对所述光固化树脂重叠照射所述光。
4.根据权利要求1或2所述的光照射装置,其中,所述照射部对所述光固化树脂的整个区域照射所述光。
5.根据权利要求1所述的光照射装置,其中,所述光学元件为透镜。
6.根据权利要求1或2所述的光照射装置,其中,所述光固化树脂为紫外线固化树脂。
7.根据权利要求1所述的光照射装置,其中,所述变更部通过控制对所述照射部进行控制的脉冲信号的脉冲宽度、电压值或电流值从而控制所述光的强度。
8.一种存储介质,存储有程序,该程序用于使计算机作为权利要求1至7中任一项所述的光照射装置中包含的所述变更部发挥作用。
9.一种光照射装置,其包括:照射部,具备对从光源射出的光进行调制的光调制元件,经由所述光调制元件对光固化树脂照射从所述光源射出的所述光;以及控制部,通过进行所述光调制元件的控制,使朝向所述光固化树脂的所述光的照射能量以3级以上的多级分布,所述光固化树脂附加于光学元件,所述光固化树脂夹在支撑所述光学元件的支撑部件与所述光学元件之间,所述控制是使所述照射能量的分布与所述光学元件的光学特性和所述支撑部件的光学特性相应的控制。
10.根据权利要求9所述的光照射装置,其中,所述光调制元件具有能够改变从所述光源射出的所述光的透射率的多个透光率变更区域的透射率变更元件,所述照射部将从所述光源射出的所述光经由所述多个透光率变更区域照射到所述光固化树脂,所述控制部进行改变所述透光率变更区域的所述透射率的控制。
11.根据权利要求9所述的光照射装置,其中,所述控制是使所述照射能量的分布与所述光固化树脂的特性相应的控制。
12.根据权利要求10所述的光照射装置,其中,所述控制是使所述照射能量的分布与所述光固化树脂的特性相应的控制。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的光照射装置,其中,所述照射部具有将已调制的所述光投影到所述光固化树脂的投影光学系统,所述控制是使所述照射能量的分布与所述投影光学系统的特性相应的控制。
14.根据权利要求9所述的光照射装置,其中,所述光学元件为透镜。
15.根据权利要求9至12中任一项所述的光照射装置,其中,当所述光固化树脂为均匀厚度时,所述控制是使照射到所述光固化树脂的所述光的照射能量的分布均匀的控制。
16.根据权利要求9所述的光照射装置,其中,所述光调制元件是具备能够改变从所述光源射出的所述光的反射方向的多个反射部件的反射方向变更元件,所述照射部将从所述光源射出的所述光经由所述多个反射部件照射到所述光固化树脂,所述控制部进行基于所述反射部件的改变所述光的反射方向的控制。
17.根据权利要求10所述的光照射装置,其中,所述多个透光率变更区域配置成平面状。
18.根据权利要求16所述的光照射装置,其中,所述多个反射部件配置成平面状。
19.根据权利要求9所述的光照射装置,其中,所述控制部进行校正控制,所述校正控制中,根据所述光源和所述光调制元件中的至少一方的经时变化来改变所述照射能量。
20.根据权利要求10所述的光照射装置,其具备光检测部,检测透射了所述透光率变更区域的所述光的光量,所述控制部根据所述光检测部的检测结果进行校正控制,所述校正控制中,根据所述光源和所述光调制元件中的至少一方的经时变化来改变所述照射能量。
21.根据权利要求16所述的光照射装置,其具备光检测部,检测由所述反射部件反射的所述光的光量,所述控制部根据所述光检测部的检测结果进行校正控制,所述校正控制中,根据所述光源和所述光调制元件中的至少一方的经时变化来改变所述照射能量。
22.根据权利要求21所述的光照射装置,其中,当从所述反射部件观察时,所述光检测部配置在与所述光固化树脂不同的方向上,当所述光检测部检测所述光量时,所述控制部进行利用所述反射部件使从所述光源射出的所述光向所述光检测部反射的控制。
23.根据权利要求16所述的光照射装置,其中,所述反射方向变更元件为MEMS。
24.根据权利要求23所述的光照射装置,其中,所述MEMS为DMD。
25.根据权利要求9至12中任一项所述的光照射装置,其中,所述照射的每一次的照射时间设定为小于所述光固化树脂的自由基寿命的时间。
26.根据权利要求9至12中任一项所述的光照射装置,其中,所述控制部进行如下控制:通过将经过所述光调制元件的来自所述照射部的所述光照射到所述光固化树脂,从而由所述光固化树脂产生自由基,在所述自由基的聚合反应停止之前,对所述光固化树脂重叠照射所述光。
27.根据权利要求9至12中任一项所述的光照射装置,其中,所述照射部对所述光固化树脂的整个区域面状地照射所述光。
28.根据权利要求9至12中任一项所述的光照射装置,其还包括接收部,接收表示照射能量相对于所述光固化树脂的分布的分布信息,所述控制部根据由所述接收部接收的所述分布信息改变所述照射能量。
29.根据权利要求9至12中任一项所述的光照射装置,其中,所述光为UV光,所述光固化树脂为紫外线固化树脂。
30.一种存储介质,存储有程序,该程序用于使计算机作为权利要求9至29中任一项所述的光照射装置中包含的所述控制部发挥作用。
31.一种光照射方法,其包括:照射步骤,对光固化树脂照射光;以及变更步骤,改变所述光的强度,在所述光照射方法中,在所述照射步骤中,通过对所述光固化树脂照射所述光而由所述光固化树脂产生自由基,在所述自由基的聚合反应停止之前,对所述光固化树脂重叠照射所述光,在所述变更步骤中,针对每个划分区域改变由所述照射步骤对多个所述划分区域中的每一个照射的所述光的强度,其中多个所述划分区域是通过划分所述光固化树脂得到的,所述光照射方法还包括接收步骤,接收表示对所述光固化树脂照射的所述光的强度分布的分布信息,在所述变更步骤中,根据接收的所述分布信息改变所述光的强度,所述光固化树脂附加于光学元件,所述光固化树脂夹在支撑所述光学元件的支撑部件与所述光学元件之间,所述光的强度分布由所述光学元件的光学特性和所述支撑部件的光学特性确定。
32.一种光照射装置的动作方法,所述光照射装置具备调制从光源射出的光的光调制元件,所述光照射装置的动作方法包括:照射步骤,经由所述光调制元件对光固化树脂照射从所述光源射出的所述光;以及控制步骤,通过进行所述光调制元件的控制,使朝向所述光固化树脂的所述光的照射能量以3级以上的多级分布,所述光固化树脂附加于光学元件,所述光固化树脂夹在支撑所述光学元件的支撑部件与所述光学元件之间,所述控制是使所述照射能量的分布与所述光学元件的光学特性和所述支撑部件的光学特性相应的控制。
33.一种光学元件的制造方法,其中,通过对光固化树脂照射光而由所述光固化树脂产生自由基,在所述自由基的聚合反应停止之前,对所述光固化树脂重叠照射所述光,针对每个划分区域改变针对多个所述划分区域中的每一个的所述光的强度,其中多个所述划分区域是通过划分所述光固化树脂得到的,接收表示对所述光固化树脂照射的所述光的强度分布的分布信息,根据接收的所述分布信息改变所述光的强度,所述光固化树脂附加于光学元件,所述光固化树脂夹在支撑所述光学元件的支撑部件与所述光学元件之间,所述光的强度分布由所述光学元件的光学特性和所述支撑部件的光学特性确定。
34.一种光学元件的制造方法,其中,经由光调制元件将从光源射出的光照射至光固化树脂,通过进行所述光调制元件的控制,使朝向所述光固化树脂的所述光的照射能量以3级以上的多级分布,所述光固化树脂附加于光学元件,所述光固化树脂夹在支撑所述光学元件的支撑部件与所述光学元件之间,所述控制是使所述照射能量的分布与所述光学元件的光学特性和所述支撑部件的光学特性相应的控制。
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