JP2002357781A - 光スポットの電子制御 - Google Patents
光スポットの電子制御Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実装が容易であり、特性最適化のための調節
を容易に行える、ステレオリソグラフィ用固体レーザ照
明システムを提供する。 【解決手段】 照明システムは光ビームの寸法の調節及
び光ビームの焦点の調節が可能な光学系を備える。スポ
ット寸法制御光学系が光ビーム全体の寸法を調節し、主
に一次元内で、ビームの楕円率を個々に調節する。スポ
ット寸法制御光学系からの光は、光ビームの全体の焦点
を制御し、一次元内で光ビームの焦点位置を変えること
によりビームの非点収差を調節する焦点制御光学系に渡
される。レーザシステム、スポット寸法制御光学系及び
焦点制御光学系は筐体内にある。筐体外部からの遠隔制
御の下にあるアクチュエータが、照明システムの温度環
境内にあるスポット寸法制御光学系及び焦点制御光学系
の両者を調節する。
を容易に行える、ステレオリソグラフィ用固体レーザ照
明システムを提供する。 【解決手段】 照明システムは光ビームの寸法の調節及
び光ビームの焦点の調節が可能な光学系を備える。スポ
ット寸法制御光学系が光ビーム全体の寸法を調節し、主
に一次元内で、ビームの楕円率を個々に調節する。スポ
ット寸法制御光学系からの光は、光ビームの全体の焦点
を制御し、一次元内で光ビームの焦点位置を変えること
によりビームの非点収差を調節する焦点制御光学系に渡
される。レーザシステム、スポット寸法制御光学系及び
焦点制御光学系は筐体内にある。筐体外部からの遠隔制
御の下にあるアクチュエータが、照明システムの温度環
境内にあるスポット寸法制御光学系及び焦点制御光学系
の両者を調節する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明システムのビー
ム調整に関し、特にステレオリソグラフィシステムに用
いるためのビーム調整システムに関する。
ム調整に関し、特にステレオリソグラフィシステムに用
いるためのビーム調整システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高速試作及び製造(ＲＰ＆Ｍ)技術
が、工業用途のための３次元モデルの高速製作において
発展してきている。一般に、ＲＰ＆Ｍ技術は３次元物体
を、形成されるべき物体のデータを表現するスライスデ
ータセットを利用して、加工材料から一層ずつ積み上げ
てつくる。一般に物体の表現は初めコンピュータ支援設
計／製図(ＣＡＤ)システムにより与えられ、この表現が
多くのスライスデータセットに変換され、続いて加工材
料の連続層に転換される。
が、工業用途のための３次元モデルの高速製作において
発展してきている。一般に、ＲＰ＆Ｍ技術は３次元物体
を、形成されるべき物体のデータを表現するスライスデ
ータセットを利用して、加工材料から一層ずつ積み上げ
てつくる。一般に物体の表現は初めコンピュータ支援設
計／製図(ＣＡＤ)システムにより与えられ、この表現が
多くのスライスデータセットに変換され、続いて加工材
料の連続層に転換される。
【０００３】現在最も有力なＲＰ＆Ｍ法であるステレオ
リソグラフィは、物体の連続する層(すなわち複数の単
層)を形成し互いに接着させるために、液状材料の薄層
の加工面における選択的硬化を利用する、液状材料から
３次元物体を自動製作するための手法と定義できる。ス
テレオリソグラフィにおいては、３次元物体を表現する
データが、形成されるべき物体の断面を表現する２次元
層データとして入力されるか、あるいは２次元層データ
に変換される。薄い材料層が連続的に形成され、２次元
層データにしたがう連続する単層に選択的に転換(すな
わち硬化)される。転換中に、連続する単層は直前に形
成された単層と結合され、３次元物体を一体成形するこ
とができる。
リソグラフィは、物体の連続する層(すなわち複数の単
層)を形成し互いに接着させるために、液状材料の薄層
の加工面における選択的硬化を利用する、液状材料から
３次元物体を自動製作するための手法と定義できる。ス
テレオリソグラフィにおいては、３次元物体を表現する
データが、形成されるべき物体の断面を表現する２次元
層データとして入力されるか、あるいは２次元層データ
に変換される。薄い材料層が連続的に形成され、２次元
層データにしたがう連続する単層に選択的に転換(すな
わち硬化)される。転換中に、連続する単層は直前に形
成された単層と結合され、３次元物体を一体成形するこ
とができる。
【０００４】ステレオリソグラフィ装置(ＳＬＡ)に用い
られる好ましい材料は、液体感光性高分子樹脂である。
代表的な樹脂は、選ばれた波長の電磁波(すなわち選ば
れた波長の紫外(ＵＶ)光または可視光)への露光により
硬化する。この選ばれた波長の光は“硬化光”と称され
ることがある。電磁波は一般に、樹脂のターゲット面を
直交方向に沿って走査する２つのコンピュータ制御走査
ミラーによりターゲット面に向けられる、レーザビーム
の形態にある。液面上のビームの走査速度、パルス繰返
し周波数及び光スポットの大きさは、所望の露光量、硬
化深さ及び硬化特性が得られるように制御される。
られる好ましい材料は、液体感光性高分子樹脂である。
代表的な樹脂は、選ばれた波長の電磁波(すなわち選ば
れた波長の紫外(ＵＶ)光または可視光)への露光により
硬化する。この選ばれた波長の光は“硬化光”と称され
ることがある。電磁波は一般に、樹脂のターゲット面を
直交方向に沿って走査する２つのコンピュータ制御走査
ミラーによりターゲット面に向けられる、レーザビーム
の形態にある。液面上のビームの走査速度、パルス繰返
し周波数及び光スポットの大きさは、所望の露光量、硬
化深さ及び硬化特性が得られるように制御される。
【０００５】ステレオリソグラフィ並びにフォトリソグ
ラフィを実施するための方法及び装置のより詳細な説明
は以下の特許： ハル(Hull)への米国特許第４，５７５，３３０号：ステ
レオリソグラフィの基礎を記述； スペンス(Spence)等への米国特許第５，０５８，９８８
号：ステレオリソグラフィにおけるビーム整形法の使用
を記述； スペンス(Spence)等への米国特許第５，０５９，０２１
号：ターゲット面上で位置合わせされた露光位置を維持
するための走査システムドリフト補正法の使用を記述； ハル(Hull)等への米国特許第５，１０４，５９２号：ス
テレオリソグラフィにより形成される物体のカール形歪
を低減するための様々な走査法の使用を記述；スペンス
(Spence)等への米国特許第５，１２３，７３４号：ステ
レオリソグラフィ装置の走査システムを較正するための
方法を記述； スペンス(Spence)等への米国特許第５，１３３，９８７
号：走査ミラーとターゲット面との間のビーム経路にお
ける大形静止ミラーの使用を記述； スペンス(Spence)等への米国特許第５，１８２，０５６
号：樹脂を露光するための多重波長の同時使用を記述； ハル(Hull)等への米国特許第５，１８４，３０７号：タ
ーゲット面を適切な露光条件で露光する際に使用するた
めの断面データに３次元ＣＡＤデータを変換するための
スライス法の使用を記述； スニード(Snead)等への米国特許第５，３２１，６２２
号：３次元物体データから断面データを導く際における
ブール代数操作の使用を記述； ギグル(Gigl)等への米国特許第５，９６５，０７９号：
ステレオリソグラフィに使用するための様々な走査法を
記述； スモーレイ(Smalley)等への米国特許第５，９９９，１
８４号：複数の層を同時に硬化させるための硬化法の使
用を記述； ビーアス(Beers)等への米国特許第６，１２９，８８４
号：所望の硬化特性を得るためのパルス照明源の制御を
記述； に見られる。これらの特許は参照として本明細書に含ま
れる。
ラフィを実施するための方法及び装置のより詳細な説明
は以下の特許： ハル(Hull)への米国特許第４，５７５，３３０号：ステ
レオリソグラフィの基礎を記述； スペンス(Spence)等への米国特許第５，０５８，９８８
号：ステレオリソグラフィにおけるビーム整形法の使用
を記述； スペンス(Spence)等への米国特許第５，０５９，０２１
号：ターゲット面上で位置合わせされた露光位置を維持
するための走査システムドリフト補正法の使用を記述； ハル(Hull)等への米国特許第５，１０４，５９２号：ス
テレオリソグラフィにより形成される物体のカール形歪
を低減するための様々な走査法の使用を記述；スペンス
(Spence)等への米国特許第５，１２３，７３４号：ステ
レオリソグラフィ装置の走査システムを較正するための
方法を記述； スペンス(Spence)等への米国特許第５，１３３，９８７
号：走査ミラーとターゲット面との間のビーム経路にお
ける大形静止ミラーの使用を記述； スペンス(Spence)等への米国特許第５，１８２，０５６
号：樹脂を露光するための多重波長の同時使用を記述； ハル(Hull)等への米国特許第５，１８４，３０７号：タ
ーゲット面を適切な露光条件で露光する際に使用するた
めの断面データに３次元ＣＡＤデータを変換するための
スライス法の使用を記述； スニード(Snead)等への米国特許第５，３２１，６２２
号：３次元物体データから断面データを導く際における
ブール代数操作の使用を記述； ギグル(Gigl)等への米国特許第５，９６５，０７９号：
ステレオリソグラフィに使用するための様々な走査法を
記述； スモーレイ(Smalley)等への米国特許第５，９９９，１
８４号：複数の層を同時に硬化させるための硬化法の使
用を記述； ビーアス(Beers)等への米国特許第６，１２９，８８４
号：所望の硬化特性を得るためのパルス照明源の制御を
記述； に見られる。これらの特許は参照として本明細書に含ま
れる。
【０００６】ステレオリソグラフィに用いるための市販
の感光性高分子材は一般に、アクリル系、エポキシ系ま
たは複合化学物質である。一般に、樹脂は複数の成分を
含む。これらの成分には、１種またはそれ以上の光重合
開始剤、モノマー、オリゴマー、不活性吸収剤及びその
他の添加剤を含めることができる。ステレオリソグラフ
ィ用樹脂の有用性は、樹脂の光重合速度及び樹脂が適切
な厚さの十分に凝集性がある単層を形成する能力によっ
てある程度決定される。光重合速度は、利用できるパワ
ーレベルの硬化光により断面を迅速に硬化できるのに十
分に高いことが望ましい。さらに、樹脂の重合深さは光
子が吸収される位置に関連しているから、適切な薄層を
形成するのに十分な光子が樹脂により吸収されるべきで
ある。好ましい感光性高分子材の例には、(米国カリフ
ォルニア州ヴァレンシア(Valencia)のヴァンティコ社(V
antico, Inc.)で製造され、３Ｄシステムズ社(3D Syste
ms,Inc.)から販売される)ＳＬ７５４０，ＳＬ７５２
０，ＳＬ７５１０，ＳＬ５５３０，ＳＬ５５２０，ＳＬ
５５１０及びＳＬ５１９５，(米国デラウエア州ニュー
キャッスル(New Castle)のＤＳＭソモス(DSM Somos)社
で製造される)ＳＯＭＯＳ９１２０，９１００，８１２
０，７１２０及び７１２０があるが、これらには限定さ
れない。
の感光性高分子材は一般に、アクリル系、エポキシ系ま
たは複合化学物質である。一般に、樹脂は複数の成分を
含む。これらの成分には、１種またはそれ以上の光重合
開始剤、モノマー、オリゴマー、不活性吸収剤及びその
他の添加剤を含めることができる。ステレオリソグラフ
ィ用樹脂の有用性は、樹脂の光重合速度及び樹脂が適切
な厚さの十分に凝集性がある単層を形成する能力によっ
てある程度決定される。光重合速度は、利用できるパワ
ーレベルの硬化光により断面を迅速に硬化できるのに十
分に高いことが望ましい。さらに、樹脂の重合深さは光
子が吸収される位置に関連しているから、適切な薄層を
形成するのに十分な光子が樹脂により吸収されるべきで
ある。好ましい感光性高分子材の例には、(米国カリフ
ォルニア州ヴァレンシア(Valencia)のヴァンティコ社(V
antico, Inc.)で製造され、３Ｄシステムズ社(3D Syste
ms,Inc.)から販売される)ＳＬ７５４０，ＳＬ７５２
０，ＳＬ７５１０，ＳＬ５５３０，ＳＬ５５２０，ＳＬ
５５１０及びＳＬ５１９５，(米国デラウエア州ニュー
キャッスル(New Castle)のＤＳＭソモス(DSM Somos)社
で製造される)ＳＯＭＯＳ９１２０，９１００，８１２
０，７１２０及び７１２０があるが、これらには限定さ
れない。
【０００７】光重合開始剤は、指定された波長における
樹脂の光感度を決定する樹脂成分である。光重合開始剤
による光吸収が、モノマー及びオリゴマーを重合させる
ことができる化学変化を光重合開始剤に生じさせる。す
なわち、光重合開始剤により吸収されるべき適切な波長
の光が、硬化光として知られている。モノマー／オリゴ
マーは特定の波長の電磁波を吸収できる。モノマー／オ
リゴマーによる吸収では一般に効率的な重合反応が得ら
れないので、モノマー／オリゴマーによる硬化光の吸収
は一般に望ましくない。よって、ステレオリソグラフィ
に用いるための最も有効な波長は、光重合開始剤に強く
吸収され(吸収係数が高い)、モノマー及びオリゴマーに
は弱くしか吸収されない(吸収係数が低い)波長である。
好ましい光重合剤の例には、トリアリールスルホニウム
塩，トリアリールスルホニウム塩のリン酸塩またはアン
チモン酸塩との混合物；２，２−ジメトキシ−２−フェ
ニルアセトフェノン(ＢＤＫ)，Ｃ１６Ｈ１６Ｏ１６；
２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィ
ンオキシド(ＴＰＯ)；及び１−ヒドロキシシクロヘキシ
ルフェニルケトン(ＨＣＰＫ)，Ｃ１３Ｈ１６Ｏ２がある
が、これらには限定されない。
樹脂の光感度を決定する樹脂成分である。光重合開始剤
による光吸収が、モノマー及びオリゴマーを重合させる
ことができる化学変化を光重合開始剤に生じさせる。す
なわち、光重合開始剤により吸収されるべき適切な波長
の光が、硬化光として知られている。モノマー／オリゴ
マーは特定の波長の電磁波を吸収できる。モノマー／オ
リゴマーによる吸収では一般に効率的な重合反応が得ら
れないので、モノマー／オリゴマーによる硬化光の吸収
は一般に望ましくない。よって、ステレオリソグラフィ
に用いるための最も有効な波長は、光重合開始剤に強く
吸収され(吸収係数が高い)、モノマー及びオリゴマーに
は弱くしか吸収されない(吸収係数が低い)波長である。
好ましい光重合剤の例には、トリアリールスルホニウム
塩，トリアリールスルホニウム塩のリン酸塩またはアン
チモン酸塩との混合物；２，２−ジメトキシ−２−フェ
ニルアセトフェノン(ＢＤＫ)，Ｃ１６Ｈ１６Ｏ１６；
２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィ
ンオキシド(ＴＰＯ)；及び１−ヒドロキシシクロヘキシ
ルフェニルケトン(ＨＣＰＫ)，Ｃ１３Ｈ１６Ｏ２がある
が、これらには限定されない。
【０００８】利用可能な波長範囲は、モノマー／オリゴ
マーの吸収特性による短波長端及び光重合開始剤の吸収
による長波長端を境界とする。すなわち、感光性高分子
樹脂の反応性(光化学作用のある)スペクトル感度は、図
１に示されるように、光重合開始剤の吸収スペクトルと
モノマー／オリゴマーの透過スペクトルとの積として表
すことができる。図１は特定の感光性高分子材系に関す
る図であることに注意されたい。その他の系も存在し、
異なる最適照明源を必要とする、異なる曲線を有するで
あろう。図１は光重合開始剤吸収１１，モノマー／オリ
ゴマー透過１３及び樹脂の反応感度すなわち反応応答１
５のプロットを示す。吸収及び透過係数はそれぞれの成
分の特定の化学組成に依存するだけでなく、樹脂内のそ
れぞれの成分の濃度にも依存する。光の波長に依存する
モノマー／オリゴマーによる吸収は、モノマー／オリゴ
マー吸収が光重合開始剤吸収と競合することがあるの
で、感光性高分子材の活性化に影響する。したがって、
組成または濃度の変化により反応応答のピークに対する
波長のシフトがおこり得る。当業者であれば、指定され
た樹脂組成に対して上記ピークを容易に決定できる。組
成の異なる樹脂の使用には別々の光源が必要とされるこ
とは、当業者には当然である。
マーの吸収特性による短波長端及び光重合開始剤の吸収
による長波長端を境界とする。すなわち、感光性高分子
樹脂の反応性(光化学作用のある)スペクトル感度は、図
１に示されるように、光重合開始剤の吸収スペクトルと
モノマー／オリゴマーの透過スペクトルとの積として表
すことができる。図１は特定の感光性高分子材系に関す
る図であることに注意されたい。その他の系も存在し、
異なる最適照明源を必要とする、異なる曲線を有するで
あろう。図１は光重合開始剤吸収１１，モノマー／オリ
ゴマー透過１３及び樹脂の反応感度すなわち反応応答１
５のプロットを示す。吸収及び透過係数はそれぞれの成
分の特定の化学組成に依存するだけでなく、樹脂内のそ
れぞれの成分の濃度にも依存する。光の波長に依存する
モノマー／オリゴマーによる吸収は、モノマー／オリゴ
マー吸収が光重合開始剤吸収と競合することがあるの
で、感光性高分子材の活性化に影響する。したがって、
組成または濃度の変化により反応応答のピークに対する
波長のシフトがおこり得る。当業者であれば、指定され
た樹脂組成に対して上記ピークを容易に決定できる。組
成の異なる樹脂の使用には別々の光源が必要とされるこ
とは、当業者には当然である。
【０００９】図１の例において、反応応答のピークは約
３２８ｎｍから３３７ｎｍの範囲内に生じ、応答の半値
幅は約３２０ｎｍから約３４５ｎｍの範囲内に入る。す
なわち、本例においては３２０〜３４５ｎｍの範囲内の
電磁波が好ましく、３２８〜３３７ｎｍの範囲の電磁波
がさらに一層好ましい。一層好ましい範囲には、反応応
答のピークの１０％以内にある波長が含まれる。好まし
い範囲には、反応応答のピークの５０％以内にある波長
が含まれる。異なる樹脂系及び応答曲線に対しては、異
なる好ましい範囲を同様にして確立することができる。
３２８ｎｍから３３７ｎｍの範囲内に生じ、応答の半値
幅は約３２０ｎｍから約３４５ｎｍの範囲内に入る。す
なわち、本例においては３２０〜３４５ｎｍの範囲内の
電磁波が好ましく、３２８〜３３７ｎｍの範囲の電磁波
がさらに一層好ましい。一層好ましい範囲には、反応応
答のピークの１０％以内にある波長が含まれる。好まし
い範囲には、反応応答のピークの５０％以内にある波長
が含まれる。異なる樹脂系及び応答曲線に対しては、異
なる好ましい範囲を同様にして確立することができる。
【００１０】最近まで、市販のステレオリソグラフィシ
ステムは、３２５ｎｍで発光するヘリウムーカドミウム
(ＨｅＣｄ)レーザか、または主として３５１ｎｍで発光
するアルゴンイオンレーザを用いていた。ヘリウムーカ
ドミウムレーザは、ステレオリソグラフィに適し、また
許容できる、波長、入力パワー及び出力を有する。Ｈｅ
Ｃｄレーザからの出力パワーは、大形物体の造形のため
またはより高速な造形が必要とされる場合には望ましく
ない限界があり、適してはいない。すなわち、ＨｅＣｄ
レーザはステレオリソグラフィに有用であるが、ステレ
オリソグラフィの要求の全ては達成しない。
ステムは、３２５ｎｍで発光するヘリウムーカドミウム
(ＨｅＣｄ)レーザか、または主として３５１ｎｍで発光
するアルゴンイオンレーザを用いていた。ヘリウムーカ
ドミウムレーザは、ステレオリソグラフィに適し、また
許容できる、波長、入力パワー及び出力を有する。Ｈｅ
Ｃｄレーザからの出力パワーは、大形物体の造形のため
またはより高速な造形が必要とされる場合には望ましく
ない限界があり、適してはいない。すなわち、ＨｅＣｄ
レーザはステレオリソグラフィに有用であるが、ステレ
オリソグラフィの要求の全ては達成しない。
【００１１】アルゴンイオンレーザは、より高速なパー
ツ及び／またはより大形のパーツのステレオリソグラフ
ィ造形に適した出力パワーレベル及び出力モードを有す
る。他方で、入力パワーが大きすぎ、水冷を必要とす
る。
ツ及び／またはより大形のパーツのステレオリソグラフ
ィ造形に適した出力パワーレベル及び出力モードを有す
る。他方で、入力パワーが大きすぎ、水冷を必要とす
る。
【００１２】現在のダイオードポンピング固体(ＤＰＳ
Ｓ)レーザは、ステレオリソグラフィに適する入力パワ
ー及び出力パワーのいずれをも有する。そのような固体
レーザはパルス化され、一方従来のガスレーザ(例えば
ＨｅＣｄ及びＡｒ＋)では連続波(ＣＷ)レーザビームが
得られる。そのような固体レーザを有効に利用するに
は、感光性高分子材の連続硬化線が確実に形成されるよ
うに、十分高いパルス繰返しレートが必要である。
Ｓ)レーザは、ステレオリソグラフィに適する入力パワ
ー及び出力パワーのいずれをも有する。そのような固体
レーザはパルス化され、一方従来のガスレーザ(例えば
ＨｅＣｄ及びＡｒ＋)では連続波(ＣＷ)レーザビームが
得られる。そのような固体レーザを有効に利用するに
は、感光性高分子材の連続硬化線が確実に形成されるよ
うに、十分高いパルス繰返しレートが必要である。
【００１３】最近の市販ステレオリソグラフィシステム
では、材料を選択的に硬化させるためにパルス固体レー
ザが用いられている。そのような市販システムでは、紫
外出力光を発生するために、Ｎｄ:ＹＶＯ４パルス固体
レーザの１０６４ｎｍ基本赤外光の周波数が３逓倍され
ている。周波数の３逓倍により３５５ｎｍの出力波長が
発生する。３５５ｎｍ光源とともに使用するのに適した
樹脂は知られており、市販されている。
では、材料を選択的に硬化させるためにパルス固体レー
ザが用いられている。そのような市販システムでは、紫
外出力光を発生するために、Ｎｄ:ＹＶＯ４パルス固体
レーザの１０６４ｎｍ基本赤外光の周波数が３逓倍され
ている。周波数の３逓倍により３５５ｎｍの出力波長が
発生する。３５５ｎｍ光源とともに使用するのに適した
樹脂は知られており、市販されている。
【００１４】ステレオリソグラフィシステムに固体レー
ザを使用することにより、より大きな照明レベルが得ら
れ、また少なくとも理論的には、実装及び保守がより容
易なシステムが得られるはずである。この可能性は完全
な形では実現されていない。固体レーザを用いるステレ
オリソグラフィシステムの難点の内いくつかは、ウー(W
u)等への米国特許第６，１５７，６６３号に説明される
ような、より耐久性が高く、効率が良く、長寿命のレー
ザシステムを利用することにより対処される。ウー特許
は、周波数３逓倍Ｎｄ:ＹＶＯ４固体レーザを備えた光
源を記述し、本発明にしたがう照明システムの好ましい
コンポーネントとして、本明細書に参照として含まれ
る。ウー特許が開示するレーザシステムは十分最適化さ
れるとしても、そのレーザによるビーム出力がステレオ
リソグラフィに使用されるためには、ビーム調整が必要
である。以下の２つの特許は、ある種のビーム調整態様
を含む、ステレオリソグラフィ装置への固体レーザの実
装態様を記述し、本明細書に参照として含まれる： ビーアス等への米国特許第６，１２９，８８４号：所望
の硬化特性を得るためのパルス照明源の制御を記述； パーテネン(Partenen)等への米国特許第６，１７２，９
９６号：ステレオリソグラフィ用光源として周波数逓倍
固体レーザの使用を記述。
ザを使用することにより、より大きな照明レベルが得ら
れ、また少なくとも理論的には、実装及び保守がより容
易なシステムが得られるはずである。この可能性は完全
な形では実現されていない。固体レーザを用いるステレ
オリソグラフィシステムの難点の内いくつかは、ウー(W
u)等への米国特許第６，１５７，６６３号に説明される
ような、より耐久性が高く、効率が良く、長寿命のレー
ザシステムを利用することにより対処される。ウー特許
は、周波数３逓倍Ｎｄ:ＹＶＯ４固体レーザを備えた光
源を記述し、本発明にしたがう照明システムの好ましい
コンポーネントとして、本明細書に参照として含まれ
る。ウー特許が開示するレーザシステムは十分最適化さ
れるとしても、そのレーザによるビーム出力がステレオ
リソグラフィに使用されるためには、ビーム調整が必要
である。以下の２つの特許は、ある種のビーム調整態様
を含む、ステレオリソグラフィ装置への固体レーザの実
装態様を記述し、本明細書に参照として含まれる： ビーアス等への米国特許第６，１２９，８８４号：所望
の硬化特性を得るためのパルス照明源の制御を記述； パーテネン(Partenen)等への米国特許第６，１７２，９
９６号：ステレオリソグラフィ用光源として周波数逓倍
固体レーザの使用を記述。
【００１５】ウー特許のレーザに関してなされなければ
ならないビーム調整の一部は従来通りであり、ステレオ
リソグラフィシステムに使用するためには一般に、レー
ザでつくられるビームの寸法を調節する必要があるとい
う事実に関係する。レーザビームのスポット寸法を調節
することは、上で挙げられ、参照として本明細書の一部
に含められた、ビーアス等への米国特許第６，１２９，
８８４号に記述されている。ビーアス特許は、レーザビ
ームのスポット寸法がビームの焦点位置を変えることに
より変更されるシステムを記述している。この戦略はビ
ームのスポット寸法を変えるが、ビームの焦点面がター
ゲット面から離れ、よってビームとターゲット面との間
隔の小さな変化に対してさえも、ビームのスポット寸法
が相当に変化するので望ましくない。この状態で材料を
確実に露光することは困難である。ビームの焦点をター
ゲット面近くに維持したままでスポット寸法を変えるこ
とが望ましい。
ならないビーム調整の一部は従来通りであり、ステレオ
リソグラフィシステムに使用するためには一般に、レー
ザでつくられるビームの寸法を調節する必要があるとい
う事実に関係する。レーザビームのスポット寸法を調節
することは、上で挙げられ、参照として本明細書の一部
に含められた、ビーアス等への米国特許第６，１２９，
８８４号に記述されている。ビーアス特許は、レーザビ
ームのスポット寸法がビームの焦点位置を変えることに
より変更されるシステムを記述している。この戦略はビ
ームのスポット寸法を変えるが、ビームの焦点面がター
ゲット面から離れ、よってビームとターゲット面との間
隔の小さな変化に対してさえも、ビームのスポット寸法
が相当に変化するので望ましくない。この状態で材料を
確実に露光することは困難である。ビームの焦点をター
ゲット面近くに維持したままでスポット寸法を変えるこ
とが望ましい。
【００１６】ステレオリソグラフィのための第２のタイ
プのビーム調整では、ステレオリソグラフィ材料の表面
に与えられる照明システムの出力の焦点位置が調節され
る。ビーアス特許には焦点合せモジュールが記述されて
いるが、上で論じたように、このモジュールは光スポッ
ト寸法を変えるために用いられ、焦点位置の独立自動制
御は提供しない。従来の照明システムでは、焦点が照明
システムの組立て時に固定される手動焦点調節が備えら
れる。このようなビーム調整態様は十分ではあり得る
が、ウー特許の周波数３逓倍固体レーザに対しては全面
的に最適であるとはいえない。例えば、ビーアス特許に
記述されるようなほとんどの照明システムは、システム
からシステム筐体をはずした状態で焦点に関して調節さ
れる。筐体が光源及び付帯光学系の周りに配置される
と、光学系の温度環境が変わり、光学系の特性が望まし
くない程度まで変化する。
プのビーム調整では、ステレオリソグラフィ材料の表面
に与えられる照明システムの出力の焦点位置が調節され
る。ビーアス特許には焦点合せモジュールが記述されて
いるが、上で論じたように、このモジュールは光スポッ
ト寸法を変えるために用いられ、焦点位置の独立自動制
御は提供しない。従来の照明システムでは、焦点が照明
システムの組立て時に固定される手動焦点調節が備えら
れる。このようなビーム調整態様は十分ではあり得る
が、ウー特許の周波数３逓倍固体レーザに対しては全面
的に最適であるとはいえない。例えば、ビーアス特許に
記述されるようなほとんどの照明システムは、システム
からシステム筐体をはずした状態で焦点に関して調節さ
れる。筐体が光源及び付帯光学系の周りに配置される
と、光学系の温度環境が変わり、光学系の特性が望まし
くない程度まで変化する。
【００１７】ウー特許の周波数３逓倍Ｎｄ:ＹＶＯ４レ
ーザによる光出力ビームは一般に、ビームの断面が楕円
であるという点で非対称であり、レーザビームの別々の
軸が別々の距離に集束するという点で非点収差をもつ。
非対称性は、周波数３逓倍固体レーザの出力の断面を１
／ｅ２の強度レベルで示す図２に簡略に示され、ここで
断面の平面はレーザの伝搬経路に対して垂直である。多
くの場合、レーザ出力ビームの楕円率の値は制御できる
が、代表的な固体レーザシステムの出力は一般に楕円形
である。ほとんどのステレオリソグラフィシステムに対
しては、照明システムが、図３に示される円形断面のよ
うな、より理想的な断面を有するビームを出力として与
えることが好ましい。このことにより、ウー特許のレー
ザに対しては余分のビーム調整が一般に必要となる。
ーザによる光出力ビームは一般に、ビームの断面が楕円
であるという点で非対称であり、レーザビームの別々の
軸が別々の距離に集束するという点で非点収差をもつ。
非対称性は、周波数３逓倍固体レーザの出力の断面を１
／ｅ２の強度レベルで示す図２に簡略に示され、ここで
断面の平面はレーザの伝搬経路に対して垂直である。多
くの場合、レーザ出力ビームの楕円率の値は制御できる
が、代表的な固体レーザシステムの出力は一般に楕円形
である。ほとんどのステレオリソグラフィシステムに対
しては、照明システムが、図３に示される円形断面のよ
うな、より理想的な断面を有するビームを出力として与
えることが好ましい。このことにより、ウー特許のレー
ザに対しては余分のビーム調整が一般に必要となる。
【００１８】理想レンズ２２で集束された固体レーザシ
ステムの出力ビーム２０を概略的に示す図４に、非点収
差が示されている。図４は、レーザビーム内の互いに垂
直なｘ平面及びｙ平面に沿うビームの集束挙動を示し、
ｘ軸ビームとｙ軸ビームのプロファイルは図上で重ね合
わせて示すために回転させてある。ｘ軸平面に沿うビー
ムの集束挙動は実線２４で示され、焦点位置すなわちビ
ームウエストはｆｘにある。ｙ軸平面に沿うビームの集
束挙動は破線２６で示され、焦点位置すなわちビームウ
エストはｆｙにある。図示されるように、ビームは一平
面で一様に集束しない。この非点収差は焦点位置におけ
るビーム品位を低下させるので望ましくない。
ステムの出力ビーム２０を概略的に示す図４に、非点収
差が示されている。図４は、レーザビーム内の互いに垂
直なｘ平面及びｙ平面に沿うビームの集束挙動を示し、
ｘ軸ビームとｙ軸ビームのプロファイルは図上で重ね合
わせて示すために回転させてある。ｘ軸平面に沿うビー
ムの集束挙動は実線２４で示され、焦点位置すなわちビ
ームウエストはｆｘにある。ｙ軸平面に沿うビームの集
束挙動は破線２６で示され、焦点位置すなわちビームウ
エストはｆｙにある。図示されるように、ビームは一平
面で一様に集束しない。この非点収差は焦点位置におけ
るビーム品位を低下させるので望ましくない。
【００１９】上に論じた、非対称性及び非点収差という
ビーム不完全性は、ステレオリソグラフィに用いられる
ビームの品質を低下させるから、照明システムの好まし
い実施形態におけるビーム調整により修正されることが
好ましい。
ビーム不完全性は、ステレオリソグラフィに用いられる
ビームの品質を低下させるから、照明システムの好まし
い実施形態におけるビーム調整により修正されることが
好ましい。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】ステレオリソグラフィ
装置への実装が容易であり、特性最適化のための調節を
ステレオリソグラフィ装置内で容易に行える、ステレオ
リソグラフィ用固体レーザ照明システムを提供する。
装置への実装が容易であり、特性最適化のための調節を
ステレオリソグラフィ装置内で容易に行える、ステレオ
リソグラフィ用固体レーザ照明システムを提供する。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様はスポッ
トの寸法制御光学系及び焦点制御光学系を備える光学シ
ステムを提供する。スポット寸法制御光学系は、光ビー
ムを受け取り、光ビームの横方向広がりを調節して、光
ビームを出力する。光ビームは第１の横方向及び第１の
横方向に垂直な第２の横方向への広がりを有する。スポ
ット寸法制御光学系は、ビームの楕円率を調節するため
の電気信号に応答するアクチュエータに結合され、アク
チュエータの動きは光ビームの第１の横方向広がりを第
２の横方向広がりよりも大きく変える。焦点制御光学系
は、光ビームを受け取り、光ビームの焦点位置を変え
て、光ビームを出力する。
トの寸法制御光学系及び焦点制御光学系を備える光学シ
ステムを提供する。スポット寸法制御光学系は、光ビー
ムを受け取り、光ビームの横方向広がりを調節して、光
ビームを出力する。光ビームは第１の横方向及び第１の
横方向に垂直な第２の横方向への広がりを有する。スポ
ット寸法制御光学系は、ビームの楕円率を調節するため
の電気信号に応答するアクチュエータに結合され、アク
チュエータの動きは光ビームの第１の横方向広がりを第
２の横方向広がりよりも大きく変える。焦点制御光学系
は、光ビームを受け取り、光ビームの焦点位置を変え
て、光ビームを出力する。
【００２２】本発明の別の態様は、スポット寸法制御光
学系及び焦点制御光学系を備える光学システムを提供す
る。スポット寸法制御光学系は、光ビームを受け取り、
光ビームの横方向広がりを調節して、光ビームを出力す
る。本システムは電気信号に応答するアクチュエータに
結合された焦点制御光学系を備える。焦点制御光学系
は、光ビームを受け取り、光ビームの焦点位置を変え
て、光ビームを出力する。光ビームは、光ビームの第１
の横方向成分に対する第１の焦点位置を有し、光ビーム
の第２の横方向成分に対する第２の焦点位置を有する。
第１の横方向成分は第２の横方向成分に垂直となるよう
に選ばれる。焦点制御光学系は、アクチュエータに与え
られる電気信号に応答して、第１の焦点位置を第２の焦
点位置より大きな範囲で調節する。
学系及び焦点制御光学系を備える光学システムを提供す
る。スポット寸法制御光学系は、光ビームを受け取り、
光ビームの横方向広がりを調節して、光ビームを出力す
る。本システムは電気信号に応答するアクチュエータに
結合された焦点制御光学系を備える。焦点制御光学系
は、光ビームを受け取り、光ビームの焦点位置を変え
て、光ビームを出力する。光ビームは、光ビームの第１
の横方向成分に対する第１の焦点位置を有し、光ビーム
の第２の横方向成分に対する第２の焦点位置を有する。
第１の横方向成分は第２の横方向成分に垂直となるよう
に選ばれる。焦点制御光学系は、アクチュエータに与え
られる電気信号に応答して、第１の焦点位置を第２の焦
点位置より大きな範囲で調節する。
【００２３】本発明のまた別の態様は、スポット寸法制
御光学系及び焦点制御光学系を備える光学システムを提
供する。スポット寸法制御光学系は、光ビームを受け取
り、光ビームの横方向広がりを調節して、光ビームを出
力する。光ビームは第１の横方向及び第１の横方向に垂
直な第２の横方向への広がりを有する。スポット寸法制
御光学系は、ビームの楕円率を調節するための電気信号
に応答するスポット寸法アクチュエータに結合され、ス
ポット寸法アクチュエータの動きは光ビームの第１の横
方向広がりを第２の横方向広がりよりも大きく変える。
本システムは、電気信号に応答する焦点アクチュエータ
に結合された焦点制御光学系を備える。焦点制御光学系
は光ビームを受け取り、光ビームの焦点位置を変えて、
光ビームを出力する。光ビームは、光ビームの第１の横
方向成分に対する第１の焦点位置を有し、光ビームの第
２の横方向成分に対する第２の焦点位置を有する。第１
の横方向成分は第２の横方向成分に垂直となるように選
ばれる。焦点制御光学系は焦点アクチュエータに与えら
れる電気信号に応答して、第１の焦点位置を第２の焦点
位置より大きな範囲で調節する。
御光学系及び焦点制御光学系を備える光学システムを提
供する。スポット寸法制御光学系は、光ビームを受け取
り、光ビームの横方向広がりを調節して、光ビームを出
力する。光ビームは第１の横方向及び第１の横方向に垂
直な第２の横方向への広がりを有する。スポット寸法制
御光学系は、ビームの楕円率を調節するための電気信号
に応答するスポット寸法アクチュエータに結合され、ス
ポット寸法アクチュエータの動きは光ビームの第１の横
方向広がりを第２の横方向広がりよりも大きく変える。
本システムは、電気信号に応答する焦点アクチュエータ
に結合された焦点制御光学系を備える。焦点制御光学系
は光ビームを受け取り、光ビームの焦点位置を変えて、
光ビームを出力する。光ビームは、光ビームの第１の横
方向成分に対する第１の焦点位置を有し、光ビームの第
２の横方向成分に対する第２の焦点位置を有する。第１
の横方向成分は第２の横方向成分に垂直となるように選
ばれる。焦点制御光学系は焦点アクチュエータに与えら
れる電気信号に応答して、第１の焦点位置を第２の焦点
位置より大きな範囲で調節する。
【００２４】本発明のさらに別の態様は、レーザシステ
ム、スポット寸法制御光学系、焦点制御光学系及びビー
ム位置決め光学系を備える光学システムを提供する。レ
ーザシステムは固体レーザを備え、光ビームの横方向広
がりを調節して光ビームを出力するスポット制御光学系
に光ビームを出力する。スポット制御光学系はピボット
上に取り付けられた第１のレンズ及び直進並進ステージ
を備える。第１のアクチュエータがピボット上で第１の
レンズを回転させるために結合され、第２のアクチュエ
ータが直進並進ステージに沿ってレンズを平行移動させ
るために結合される。第１及び第２のアクチュエータは
電気信号に応答する。焦点制御光学系はスポット寸法制
御光学系で調節された光ビームを受け取り、光ビームの
焦点位置を変えて、光ビームを出力する。ビーム位置決
め光学系は、焦点制御光学系で焦点位置が変えられた光
ビームを受け取り、光ビームを横方向で位置決めする。
ム、スポット寸法制御光学系、焦点制御光学系及びビー
ム位置決め光学系を備える光学システムを提供する。レ
ーザシステムは固体レーザを備え、光ビームの横方向広
がりを調節して光ビームを出力するスポット制御光学系
に光ビームを出力する。スポット制御光学系はピボット
上に取り付けられた第１のレンズ及び直進並進ステージ
を備える。第１のアクチュエータがピボット上で第１の
レンズを回転させるために結合され、第２のアクチュエ
ータが直進並進ステージに沿ってレンズを平行移動させ
るために結合される。第１及び第２のアクチュエータは
電気信号に応答する。焦点制御光学系はスポット寸法制
御光学系で調節された光ビームを受け取り、光ビームの
焦点位置を変えて、光ビームを出力する。ビーム位置決
め光学系は、焦点制御光学系で焦点位置が変えられた光
ビームを受け取り、光ビームを横方向で位置決めする。
【００２５】本発明のさらにまた別の態様は、光ビーム
を受け取り、光ビームの横方向広がりを調節して、光ビ
ームを出力するスポット寸法制御光学系に光ビームを出
力するレーザシステムを有する光学システムを提供す
る。焦点制御光学系が、スポット寸法制御光学系で調節
された光ビームを受け取り、光ビームの焦点位置を変え
て、光ビームを出力する。焦点制御光学系は、ピボット
上に取り付けられた第１のレンズ及び直進並進ステージ
を備え、第１のレンズをピボット上で回転させるために
結合された第１のアクチュエータ及び第１のレンズを直
進並進ステージに沿って平行移動させるために結合され
た第２のアクチュエータを備える。第１及び第２のアク
チュエータは電気信号に応答する。ビーム位置決め光学
系が、焦点制御光学系で焦点位置が変えられた光ビーム
を受け取り、光ビームを横方向で位置決めする。
を受け取り、光ビームの横方向広がりを調節して、光ビ
ームを出力するスポット寸法制御光学系に光ビームを出
力するレーザシステムを有する光学システムを提供す
る。焦点制御光学系が、スポット寸法制御光学系で調節
された光ビームを受け取り、光ビームの焦点位置を変え
て、光ビームを出力する。焦点制御光学系は、ピボット
上に取り付けられた第１のレンズ及び直進並進ステージ
を備え、第１のレンズをピボット上で回転させるために
結合された第１のアクチュエータ及び第１のレンズを直
進並進ステージに沿って平行移動させるために結合され
た第２のアクチュエータを備える。第１及び第２のアク
チュエータは電気信号に応答する。ビーム位置決め光学
系が、焦点制御光学系で焦点位置が変えられた光ビーム
を受け取り、光ビームを横方向で位置決めする。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明は、本開示の一部をなす図
面を参照する、以下の説明からより良く理解することが
できる。
面を参照する、以下の説明からより良く理解することが
できる。
【００２７】本発明の好ましい実施形態は、ステレオリ
ソグラフィでの使用に適する照明システムを提供する。
本照明システムの好ましい実装態様は、ステレオリソグ
ラフィに用いられる材料の露光に対し、高品質の光ビー
ムを提供する。さらに、本照明システムはステレオリソ
グラフィ装置内への実装がより容易であり、ステレオリ
ソグラフィ装置内での照明システムの特性の最適化のた
めの調節をより容易にする。
ソグラフィでの使用に適する照明システムを提供する。
本照明システムの好ましい実装態様は、ステレオリソグ
ラフィに用いられる材料の露光に対し、高品質の光ビー
ムを提供する。さらに、本照明システムはステレオリソ
グラフィ装置内への実装がより容易であり、ステレオリ
ソグラフィ装置内での照明システムの特性の最適化のた
めの調節をより容易にする。
【００２８】照明システムの好ましい実施形態は、光ビ
ームのスポット寸法を調節するため及び光ビームの焦点
を調節するための光学系を備える。本光学系は、ビーム
のスポット全体の寸法を調節することが望ましく、ビー
ムに沿う１つのビーム軸線内でビームの焦点位置を実質
的に独立に調節することも望ましい。上記の好ましい機
器構成の下で、照明システムは光ビームの寸法を調節す
るだけでなく、光ビームからある種の非対称性及び非点
収差も除去する。
ームのスポット寸法を調節するため及び光ビームの焦点
を調節するための光学系を備える。本光学系は、ビーム
のスポット全体の寸法を調節することが望ましく、ビー
ムに沿う１つのビーム軸線内でビームの焦点位置を実質
的に独立に調節することも望ましい。上記の好ましい機
器構成の下で、照明システムは光ビームの寸法を調節す
るだけでなく、光ビームからある種の非対称性及び非点
収差も除去する。
【００２９】“実質的に独立”とは、ビームスポット面
内で互いに垂直な軸に沿う調節を、多くの光学素子につ
いて完全に独立に行うことはできないという事実を指
す。例えば、ｘ軸を通る平面に沿う光屈折力に最大限に
影響するように円形レンズを傾けることができる。その
ように傾ければ、ｙ軸を通る平面に沿うレンズの光屈折
力が、程度はより小さいが、必然的に変化する。実際問
題として、好ましいビーム調整システムは、ビームの楕
円率または非点収差を変えるための伝搬経路に垂直な軸
に沿う第１の調節及びスポット全体の寸法または全体の
焦点位置を変える第２の調節を提供する。一般には、ビ
ームの第１の軸に沿う調節により第２の軸に沿う調節が
変わるから、所望の焦点位置及びスポット寸法を得るた
めのスポット寸法及び焦点位置の調節を一般には、少な
くとも初期セットアップ時に、繰返して行わなければな
らない。
内で互いに垂直な軸に沿う調節を、多くの光学素子につ
いて完全に独立に行うことはできないという事実を指
す。例えば、ｘ軸を通る平面に沿う光屈折力に最大限に
影響するように円形レンズを傾けることができる。その
ように傾ければ、ｙ軸を通る平面に沿うレンズの光屈折
力が、程度はより小さいが、必然的に変化する。実際問
題として、好ましいビーム調整システムは、ビームの楕
円率または非点収差を変えるための伝搬経路に垂直な軸
に沿う第１の調節及びスポット全体の寸法または全体の
焦点位置を変える第２の調節を提供する。一般には、ビ
ームの第１の軸に沿う調節により第２の軸に沿う調節が
変わるから、所望の焦点位置及びスポット寸法を得るた
めのスポット寸法及び焦点位置の調節を一般には、少な
くとも初期セットアップ時に、繰返して行わなければな
らない。
【００３０】照明システムの実施形態は、照明システム
によりつくられるビームのスポット寸法を調節するため
の第１の一組の光学系及び前記ビームの焦点位置を調節
するための第２の一組の光学系を備えることができる。
スポット寸法調節光学系は、アクチュエータに制御され
るピボット上に取り付けられたレンズを備えて、アクチ
ュエータがレンズをピボット軸の周りで動かし、よって
あらかじめ定められた光路に沿ってレンズを通過するビ
ームに作用するレンズの光学特性を変えることができ
る。スポット寸法調節レンズは、光ビームの伝搬経路に
沿ってレンズを平行移動させるために、アクチュエータ
に制御される並進ステージ上に取り付けることもでき
る。並進ステージは一般にビームの局所的伝搬経路に平
行に揃えられた直進並進ステージであり、局所的伝搬経
路に垂直な平面における互い垂直な軸に沿って測定され
るビームのスポット全体の寸法を調節するために用いる
ことができる。実際問題として、照明システムの性能に
重要なビームのスポット寸法は、照明システムからの出
力の焦点面における、あるいは焦点面近くでの、スポッ
ト寸法である。すなわち、本論が光スポットをより大き
くまたはより小さくすることに関するものである場合
は、照明システムの焦点面近くでのスポット寸法に関す
る。ビームスポットをより大きくすることは、多くの場
合、もちろん光学システムの特定の構成上に依存して、
照明システムの別の部分におけるスポット寸法を縮小す
ることにより達成されることは、当業者には当然であろ
う。
によりつくられるビームのスポット寸法を調節するため
の第１の一組の光学系及び前記ビームの焦点位置を調節
するための第２の一組の光学系を備えることができる。
スポット寸法調節光学系は、アクチュエータに制御され
るピボット上に取り付けられたレンズを備えて、アクチ
ュエータがレンズをピボット軸の周りで動かし、よって
あらかじめ定められた光路に沿ってレンズを通過するビ
ームに作用するレンズの光学特性を変えることができ
る。スポット寸法調節レンズは、光ビームの伝搬経路に
沿ってレンズを平行移動させるために、アクチュエータ
に制御される並進ステージ上に取り付けることもでき
る。並進ステージは一般にビームの局所的伝搬経路に平
行に揃えられた直進並進ステージであり、局所的伝搬経
路に垂直な平面における互い垂直な軸に沿って測定され
るビームのスポット全体の寸法を調節するために用いる
ことができる。実際問題として、照明システムの性能に
重要なビームのスポット寸法は、照明システムからの出
力の焦点面における、あるいは焦点面近くでの、スポッ
ト寸法である。すなわち、本論が光スポットをより大き
くまたはより小さくすることに関するものである場合
は、照明システムの焦点面近くでのスポット寸法に関す
る。ビームスポットをより大きくすることは、多くの場
合、もちろん光学システムの特定の構成上に依存して、
照明システムの別の部分におけるスポット寸法を縮小す
ることにより達成されることは、当業者には当然であろ
う。
【００３１】焦点調節光学系はアクチュエータに制御さ
れるピボット上に取り付けられたレンズを同様に備え、
アクチュエータがレンズをピボット軸の周りで動かし、
よってあらかじめ定められた光路に沿ってレンズを通過
するビームに作用するレンズの集束特性を変えることが
できる。傾けられたレンズ、すなわちビームの伝搬経路
に垂直な平面から傾けられたレンズは非対称な集束特性
を有する。そのような焦点調節レンズは、光ビームの伝
搬経路に沿ってレンズを平行移動させるためにアクチュ
エータに制御される並進ステージ上に取り付けることも
できる。並進ステージは一般にビームの局所的伝搬経路
に平行に揃えられた直進並進ステージであり、平行移動
させられると、ビームの全体の焦点位置を調節する。
れるピボット上に取り付けられたレンズを同様に備え、
アクチュエータがレンズをピボット軸の周りで動かし、
よってあらかじめ定められた光路に沿ってレンズを通過
するビームに作用するレンズの集束特性を変えることが
できる。傾けられたレンズ、すなわちビームの伝搬経路
に垂直な平面から傾けられたレンズは非対称な集束特性
を有する。そのような焦点調節レンズは、光ビームの伝
搬経路に沿ってレンズを平行移動させるためにアクチュ
エータに制御される並進ステージ上に取り付けることも
できる。並進ステージは一般にビームの局所的伝搬経路
に平行に揃えられた直進並進ステージであり、平行移動
させられると、ビームの全体の焦点位置を調節する。
【００３２】照明システムの好ましい実施形態は、スポ
ット寸法調節光学系に自由度２を与え、焦点調節光学系
に自由度２を与える。このことは、スポット寸法調節の
ための１つの単純なレンズ、及び焦点制御調節のための
１つの単純なレンズより達成され、これらのレンズのそ
れぞれは２つの少なくともある程度は互いに独立な方向
に制御された態様で動かすことができる。ここで、互い
に独立な方向は直進並進及び回転からなる。光学素子の
別の組合せ及び上記レンズの別の移動様式により同じ結
果を得ることができる。所望の調節レベルが、図示され
る２枚のレンズを用いるシステムにより達成される。そ
のようなシステムは、単純であること及び小型であるこ
とから望ましい。他方で、それぞれが自由度２をもつ２
枚のレンズで達成されることを、それぞれが自由度１を
もつ４枚のレンズで容易に達成することができる。
ット寸法調節光学系に自由度２を与え、焦点調節光学系
に自由度２を与える。このことは、スポット寸法調節の
ための１つの単純なレンズ、及び焦点制御調節のための
１つの単純なレンズより達成され、これらのレンズのそ
れぞれは２つの少なくともある程度は互いに独立な方向
に制御された態様で動かすことができる。ここで、互い
に独立な方向は直進並進及び回転からなる。光学素子の
別の組合せ及び上記レンズの別の移動様式により同じ結
果を得ることができる。所望の調節レベルが、図示され
る２枚のレンズを用いるシステムにより達成される。そ
のようなシステムは、単純であること及び小型であるこ
とから望ましい。他方で、それぞれが自由度２をもつ２
枚のレンズで達成されることを、それぞれが自由度１を
もつ４枚のレンズで容易に達成することができる。
【００３３】レンズの回転は一般にレンズの実効焦点距
離を短くするだけであるから、それぞれのレンズに対す
る回転の鉛直軸及び水平軸との間の選択はビームの特定
の特性に依存し、例えば、パラキシア(ＰＡＲＡＸＩＡ)
のような適当なレイトレーシングプログラムを用いて決
定されなければならない。照明システム用ビーム調整シ
ステムは、固体レーザのような光源によりつくられるビ
ームを初めに解析し、別々の光学素子の光屈折力がどこ
で及びどれだけ調節されなければならないかを知るため
にビームラインをトレースすることにより設計されるこ
とが好ましい。
離を短くするだけであるから、それぞれのレンズに対す
る回転の鉛直軸及び水平軸との間の選択はビームの特定
の特性に依存し、例えば、パラキシア(ＰＡＲＡＸＩＡ)
のような適当なレイトレーシングプログラムを用いて決
定されなければならない。照明システム用ビーム調整シ
ステムは、固体レーザのような光源によりつくられるビ
ームを初めに解析し、別々の光学素子の光屈折力がどこ
で及びどれだけ調節されなければならないかを知るため
にビームラインをトレースすることにより設計されるこ
とが好ましい。
【００３４】本明細書で“ビーム”は一般用語として用
いられる。“スポット寸法”は一般に、実質的にビーム
の伝搬方向に垂直な平面における、ビームの断面の横方
向にかけて測定される寸法を指す。本明細書に記述され
るビームは断面内でガウス強度分布を有し、よって“光
スポット寸法”は前記分布内の閾値レベルにより一般に
定義される。その他のビーム形状も既知であり、可能で
ある。いくつかの場合には閾値レベルが分布上の１／ｅ
２レベルとして定義されるが、その他の慣用レベルも適
用可能である。さらに、スポット寸法調節光学系及び焦
点調節光学系が、それ自体では、スポット寸法または焦
点位置のいずれも決定できないことは、当業者には当然
であろう。一般的なシステムは追加の光学素子を備え、
そのような光学素子のそれぞれがビームの最終的なスポ
ット寸法及び焦点位置に作用することができる。
いられる。“スポット寸法”は一般に、実質的にビーム
の伝搬方向に垂直な平面における、ビームの断面の横方
向にかけて測定される寸法を指す。本明細書に記述され
るビームは断面内でガウス強度分布を有し、よって“光
スポット寸法”は前記分布内の閾値レベルにより一般に
定義される。その他のビーム形状も既知であり、可能で
ある。いくつかの場合には閾値レベルが分布上の１／ｅ
２レベルとして定義されるが、その他の慣用レベルも適
用可能である。さらに、スポット寸法調節光学系及び焦
点調節光学系が、それ自体では、スポット寸法または焦
点位置のいずれも決定できないことは、当業者には当然
であろう。一般的なシステムは追加の光学素子を備え、
そのような光学素子のそれぞれがビームの最終的なスポ
ット寸法及び焦点位置に作用することができる。
【００３５】照明システムの特に好ましい実施形態の利
点は、スポット寸法調節及び焦点調節が電気信号を用い
て離れたところから行われることである。すなわち、照
明システムの最終調節を、システムを動作させる予定の
温度環境内で、レーザ、ビーム位置決め光学系及びその
他の光学系により行うことができる。例えば、レーザ及
びビーム位置決め光学系は単一の筐体内にある。レーザ
は相当な熱源であり、ビームの焦点は照明システムの出
力からかなりの距離に(想定されるいくつかのシステム
では７００ｍｍ程度に)あるから、一定の温度環境を確
立することが重要である。ビーム位置決め光学系の調節
は、照明システムの筐体を閉じて行われる。これによ
り、ビームの強度プロファイル及び焦点の予測精度及び
信頼度が大きく向上する。さらに、ビームのスポット寸
法及び焦点のいずれをも、照明システム出力とステレオ
リソグラフィ材料表面との様々な間隔に適応させるため
に、動作中に変えることができる。
点は、スポット寸法調節及び焦点調節が電気信号を用い
て離れたところから行われることである。すなわち、照
明システムの最終調節を、システムを動作させる予定の
温度環境内で、レーザ、ビーム位置決め光学系及びその
他の光学系により行うことができる。例えば、レーザ及
びビーム位置決め光学系は単一の筐体内にある。レーザ
は相当な熱源であり、ビームの焦点は照明システムの出
力からかなりの距離に(想定されるいくつかのシステム
では７００ｍｍ程度に)あるから、一定の温度環境を確
立することが重要である。ビーム位置決め光学系の調節
は、照明システムの筐体を閉じて行われる。これによ
り、ビームの強度プロファイル及び焦点の予測精度及び
信頼度が大きく向上する。さらに、ビームのスポット寸
法及び焦点のいずれをも、照明システム出力とステレオ
リソグラフィ材料表面との様々な間隔に適応させるため
に、動作中に変えることができる。
【００３６】ビーム調整システムの好ましい実施形態は
照明システムの変化にも適応する。光学素子の特性には
緩慢なドリフトがあり得るし、光学素子は時間とともに
劣化し得る。そのようなドリフト及び劣化は照明システ
ム内のビームプロファイラーで検出できるか、あるいは
経験的に予測でき、そのようなドリフトまたは劣化を補
正するために照明システムを調節することができる。
照明システムの変化にも適応する。光学素子の特性には
緩慢なドリフトがあり得るし、光学素子は時間とともに
劣化し得る。そのようなドリフト及び劣化は照明システ
ム内のビームプロファイラーで検出できるか、あるいは
経験的に予測でき、そのようなドリフトまたは劣化を補
正するために照明システムを調節することができる。
【００３７】図５はステレオリソグラフィ装置を簡略に
示す。初めに、ウー等への米国特許第６，１５７，６６
３号に記述されているような固体レーザシステム３０に
より、光が発生される。さらに詳しくは、固体レーザシ
ステム３０は、固体レーザからパルス出力を供給するた
めにレーザキャビティ内にＱスイッチをもつ、Ｎｄ:Ｙ
ＶＯ４増幅媒体を利用するダイオードポンピングレーザ
を備える。固体レーザシステム３０は、固体レーザシス
テム３０から周波数３逓倍出力ビーム３２を得るための
周波数２逓倍結晶及び周波数３逓倍結晶も備える。固体
レーザシステムの出力ビームの強度は、固体レーザと２
逓倍結晶との間のレーザ光路にある音響光学変調器(Ａ
ＯＭ)により所望のレベルに調節されることが好まし
い。レーザシステム３０により出力されるビーム３２は
ビーム調整光学系３４に与えられる。レーザシステム３
０及びビーム調整光学系３４はともに筐体３６内に配置
される。筐体の特徴は第１に安全性及び清浄性であり、
レーザ光を閉じ込めるために不透明な壁体も有し、出力
ビーム３８をステレオリソグラフィ装置の別のパーツに
通すための出力ポートをもつ。
示す。初めに、ウー等への米国特許第６，１５７，６６
３号に記述されているような固体レーザシステム３０に
より、光が発生される。さらに詳しくは、固体レーザシ
ステム３０は、固体レーザからパルス出力を供給するた
めにレーザキャビティ内にＱスイッチをもつ、Ｎｄ:Ｙ
ＶＯ４増幅媒体を利用するダイオードポンピングレーザ
を備える。固体レーザシステム３０は、固体レーザシス
テム３０から周波数３逓倍出力ビーム３２を得るための
周波数２逓倍結晶及び周波数３逓倍結晶も備える。固体
レーザシステムの出力ビームの強度は、固体レーザと２
逓倍結晶との間のレーザ光路にある音響光学変調器(Ａ
ＯＭ)により所望のレベルに調節されることが好まし
い。レーザシステム３０により出力されるビーム３２は
ビーム調整光学系３４に与えられる。レーザシステム３
０及びビーム調整光学系３４はともに筐体３６内に配置
される。筐体の特徴は第１に安全性及び清浄性であり、
レーザ光を閉じ込めるために不透明な壁体も有し、出力
ビーム３８をステレオリソグラフィ装置の別のパーツに
通すための出力ポートをもつ。
【００３８】ビーム調整光学系３４はビームのスポット
寸法及び焦点位置を調節し、好ましくは、ビームの非対
称性及び非点収差の低減を含むその他のビーム調整機能
も果たす。ビーム調整光学系は以下でさらに詳細に説明
される。ビーム調整後、光ビーム３８は筐体３６からビ
ーム操作／走査光学系４０に渡される。ビーム操作／走
査光学系４０は、ステレオリソグラフィシステムの材料
上のｘ−ｙ平面において制御された態様で出力ビーム４
２を動かすための２つのコンピュータ制御走査ミラーを
備える。
寸法及び焦点位置を調節し、好ましくは、ビームの非対
称性及び非点収差の低減を含むその他のビーム調整機能
も果たす。ビーム調整光学系は以下でさらに詳細に説明
される。ビーム調整後、光ビーム３８は筐体３６からビ
ーム操作／走査光学系４０に渡される。ビーム操作／走
査光学系４０は、ステレオリソグラフィシステムの材料
上のｘ−ｙ平面において制御された態様で出力ビーム４
２を動かすための２つのコンピュータ制御走査ミラーを
備える。
【００３９】ステレオリソグラフィ材料４４はバット４
６内に保持され、ビーム走査光学系４０がステレオリソ
グラフィ材料４４の表面上でビーム４２を動かす。本シ
ステムで成形された物体は一般に、バット４６内のステ
レオリソグラフィ材料内に沈められたプラットフォーム
上に支持される。連続する層が媒体の表面に形成され
て、物体はコンピュータの制御の下で動くエレベータに
よりバット内にさらに沈められる。バット及び並進エレ
ベータの動作は、上で挙げられ、参照として本明細書に
含められた様々な特許に記述され、図示されている。
６内に保持され、ビーム走査光学系４０がステレオリソ
グラフィ材料４４の表面上でビーム４２を動かす。本シ
ステムで成形された物体は一般に、バット４６内のステ
レオリソグラフィ材料内に沈められたプラットフォーム
上に支持される。連続する層が媒体の表面に形成され
て、物体はコンピュータの制御の下で動くエレベータに
よりバット内にさらに沈められる。バット及び並進エレ
ベータの動作は、上で挙げられ、参照として本明細書に
含められた様々な特許に記述され、図示されている。
【００４０】本リソグラフィ装置は、バット４６から位
置を外れたビーム５０を受け取り、その特性を決定す
る、上で挙げられ、参照として本明細書に含められたス
ペンス等への米国特許第５，０５８，９８８号に開示さ
れているような、ビームプロファイラー４８も備える。
このビームプロファイラー４８はコンピュータ５２の制
御の下でコンピュータ５２と協同して動作する。照明シ
ステムの、レーザシステム３０，ビーム調整光学系３４
及びビーム操作光学系４０を含むその他の要素も、制御
コンピュータ５２に接続されて制御される。これによ
り、ビームの形状、焦点及び寸法をステレオリソグラフ
ィ用に最適化するために、ビームプロファイラー４８を
ビーム調整光学系５２と協同して用いることが可能にな
る。制御コンピュータ５２により最適化プロセスを容易
にすることができるか、あるいはコンピュータ５２によ
り完全に自動化することができる。このようにすれば、
照明システムはステレオリソグラフィ用にビームを最適
化するために、２つの相異なるスポット寸法の内の１つ
を選択的につくることができ、スポット形状及び焦点位
置を自動的に調節することができる。
置を外れたビーム５０を受け取り、その特性を決定す
る、上で挙げられ、参照として本明細書に含められたス
ペンス等への米国特許第５，０５８，９８８号に開示さ
れているような、ビームプロファイラー４８も備える。
このビームプロファイラー４８はコンピュータ５２の制
御の下でコンピュータ５２と協同して動作する。照明シ
ステムの、レーザシステム３０，ビーム調整光学系３４
及びビーム操作光学系４０を含むその他の要素も、制御
コンピュータ５２に接続されて制御される。これによ
り、ビームの形状、焦点及び寸法をステレオリソグラフ
ィ用に最適化するために、ビームプロファイラー４８を
ビーム調整光学系５２と協同して用いることが可能にな
る。制御コンピュータ５２により最適化プロセスを容易
にすることができるか、あるいはコンピュータ５２によ
り完全に自動化することができる。このようにすれば、
照明システムはステレオリソグラフィ用にビームを最適
化するために、２つの相異なるスポット寸法の内の１つ
を選択的につくることができ、スポット形状及び焦点位
置を自動的に調節することができる。
【００４１】図６はビーム調整光学系の詳細を示す。レ
ンズ筐体５６にとり付けられた第１のレンズがビーム調
整光学系内で光ビーム５４を受け取る。レンズ筐体５６
は、ミラーを回転させるアクチュエータ６０により制御
されるピボット５８にレンズを保持する。アクチュエー
タ６０は、光ビームの伝搬経路に対する法線から離れる
方向にレンズを精確に回転させるために、コンピュータ
５２の制御の下で動作するステップモーターを備えるこ
とが好ましい。前記法線から離れる方向にレンズを回転
させることにより、レンズの集束特性が変化して、レン
ズにビームの楕円率を調節させる。この楕円率調節能力
により、レンズは、ビームプロファイラーの決定にした
がって、入力ビームスポット形状をより円形のビームに
変えることができる。軸旋回する筐体をもつ集成スポッ
ト寸法調節光学系は、やはりコンピュータ制御の下にあ
るステップモーターにより作動する直進並進ステージ６
２上に取り付けられる。ステージ６２の平行移動により
スポット寸法制御レンズは伝搬経路に関して直進移動
し、よってビーム調整光学系の全光学システムによるビ
ームスポットの倍率が変化する。スポット寸法調節光学
系により出力されるビーム６４は、ビーム形状の非対称
性がある程度または完全に除かれていることが好まし
い。
ンズ筐体５６にとり付けられた第１のレンズがビーム調
整光学系内で光ビーム５４を受け取る。レンズ筐体５６
は、ミラーを回転させるアクチュエータ６０により制御
されるピボット５８にレンズを保持する。アクチュエー
タ６０は、光ビームの伝搬経路に対する法線から離れる
方向にレンズを精確に回転させるために、コンピュータ
５２の制御の下で動作するステップモーターを備えるこ
とが好ましい。前記法線から離れる方向にレンズを回転
させることにより、レンズの集束特性が変化して、レン
ズにビームの楕円率を調節させる。この楕円率調節能力
により、レンズは、ビームプロファイラーの決定にした
がって、入力ビームスポット形状をより円形のビームに
変えることができる。軸旋回する筐体をもつ集成スポッ
ト寸法調節光学系は、やはりコンピュータ制御の下にあ
るステップモーターにより作動する直進並進ステージ６
２上に取り付けられる。ステージ６２の平行移動により
スポット寸法制御レンズは伝搬経路に関して直進移動
し、よってビーム調整光学系の全光学システムによるビ
ームスポットの倍率が変化する。スポット寸法調節光学
系により出力されるビーム６４は、ビーム形状の非対称
性がある程度または完全に除かれていることが好まし
い。
【００４２】焦点調節光学系は同様に、アクチュエータ
７０により制御されるピボット６８上の筐体６６に取り
付けられた第２のレンズを備える。アクチュエータ７０
は、レンズを旋回軸のまわりで精確に回転させ、よって
伝搬経路に沿ってレンズを通過するビームに作用するレ
ンズの集束特性を変化させるために、コンピュータ５２
の制御の下で動作するステップモーターを備える。傾け
られたレンズ、すなわちビームの伝搬経路に垂直な平面
から傾けられたレンズは、ビームの非点収差を変える非
対称な集束特性を有する。この焦点調節レンズは、レン
ズを光ビームの伝搬経路に沿って平行移動させるために
アクチュエータにより制御される直進並進ステージ７２
の上に取り付けられる。並進ステージはビームの局所的
伝搬経路に平行に揃えられ、平行移動させると、ビーム
調整光学系のこの部分から出力されるビーム７４の全体
的な焦点位置が調節される。焦点調節光学系により出力
されるビーム７４は、焦点の非点収差がある程度または
完全に除かれていることが好ましい。
７０により制御されるピボット６８上の筐体６６に取り
付けられた第２のレンズを備える。アクチュエータ７０
は、レンズを旋回軸のまわりで精確に回転させ、よって
伝搬経路に沿ってレンズを通過するビームに作用するレ
ンズの集束特性を変化させるために、コンピュータ５２
の制御の下で動作するステップモーターを備える。傾け
られたレンズ、すなわちビームの伝搬経路に垂直な平面
から傾けられたレンズは、ビームの非点収差を変える非
対称な集束特性を有する。この焦点調節レンズは、レン
ズを光ビームの伝搬経路に沿って平行移動させるために
アクチュエータにより制御される直進並進ステージ７２
の上に取り付けられる。並進ステージはビームの局所的
伝搬経路に平行に揃えられ、平行移動させると、ビーム
調整光学系のこの部分から出力されるビーム７４の全体
的な焦点位置が調節される。焦点調節光学系により出力
されるビーム７４は、焦点の非点収差がある程度または
完全に除かれていることが好ましい。
【００４３】図７は、回転可能なスポット寸法調節レン
ズ７６及び回転可能な焦点調節レンズ７８を備える別の
集成ビーム調整光学系を、より簡略に示す。これらのレ
ンズはそれぞれ、図６の筐体５６及び６６内に取り付け
られたレンズに対応する。図示される現在好ましい実施
形態において、スポット寸法調節レンズ７６は正レンズ
であり、焦点調節レンズ７８は負レンズである。図示さ
れるように、これらのレンズは、ビームに所望の調節を
施すためにビーム経路に対する法線から調節可能な量だ
け傾けることができる。上で論じたように、レンズ７６
及び７８のそれぞれは、ビームの伝搬経路に沿って直進
平行移動させることもできる。別の光学系においては、
これらのレンズの機能を別のタイプのレンズで達成する
ことができるであろうし、これらのレンズの機能の少な
くともいくらかはミラーまたはミラーとミラーの組合せ
により得ることができるであろう。スポット寸法調節光
学系及び焦点位置調節光学系に適するその他の素子に
は、プリズム及び円柱レンズがある。例えば、本明細書
で論じられる調節は、別の態様で並べられ、並進ステー
ジ上で直進平行移動する４つの円柱レンズを用いて達成
することができる。
ズ７６及び回転可能な焦点調節レンズ７８を備える別の
集成ビーム調整光学系を、より簡略に示す。これらのレ
ンズはそれぞれ、図６の筐体５６及び６６内に取り付け
られたレンズに対応する。図示される現在好ましい実施
形態において、スポット寸法調節レンズ７６は正レンズ
であり、焦点調節レンズ７８は負レンズである。図示さ
れるように、これらのレンズは、ビームに所望の調節を
施すためにビーム経路に対する法線から調節可能な量だ
け傾けることができる。上で論じたように、レンズ７６
及び７８のそれぞれは、ビームの伝搬経路に沿って直進
平行移動させることもできる。別の光学系においては、
これらのレンズの機能を別のタイプのレンズで達成する
ことができるであろうし、これらのレンズの機能の少な
くともいくらかはミラーまたはミラーとミラーの組合せ
により得ることができるであろう。スポット寸法調節光
学系及び焦点位置調節光学系に適するその他の素子に
は、プリズム及び円柱レンズがある。例えば、本明細書
で論じられる調節は、別の態様で並べられ、並進ステー
ジ上で直進平行移動する４つの円柱レンズを用いて達成
することができる。
【００４４】図７に示されるビーム位置決めシステムに
おいては、さらに集束レンズ８０が備えられる。図に示
される全てのレンズが協同して、照明システムのターゲ
ット焦点面におけるビームの寸法を決める。集束レンズ
８０は、図示される例では、ビーム調整光学系の最終集
束素子である。集束レンズ８０は他のレンズ７６及び７
８と協同して、照明システムのターゲット焦点面におけ
るビームの焦点位置を決める。図示されるシステムのレ
ンズ、レンズ特性、間隔及びその他の光学特性の精確な
選択は、照明システムの特定の実施形態に大きく依存す
る。当業者であれば、このような光学システムを選択し
設計することができるし、設計及びレイアウト作業をさ
らに容易にする市販のコンピュータプログラムがある。
おいては、さらに集束レンズ８０が備えられる。図に示
される全てのレンズが協同して、照明システムのターゲ
ット焦点面におけるビームの寸法を決める。集束レンズ
８０は、図示される例では、ビーム調整光学系の最終集
束素子である。集束レンズ８０は他のレンズ７６及び７
８と協同して、照明システムのターゲット焦点面におけ
るビームの焦点位置を決める。図示されるシステムのレ
ンズ、レンズ特性、間隔及びその他の光学特性の精確な
選択は、照明システムの特定の実施形態に大きく依存す
る。当業者であれば、このような光学システムを選択し
設計することができるし、設計及びレイアウト作業をさ
らに容易にする市販のコンピュータプログラムがある。
【００４５】ビーム調節位システムの特定の図示例にお
いて、第１のレンズ７６の焦点距離は約１００ｍｍであ
り、好ましい固体レーザシステムの３逓倍器(トリプラ
ー)から約１００ｍｍ離れた位置に配されることになろ
う。よって、第１のレンズ７６はコリメータレンズとあ
る程度同様の機能を果たす位置に配されるが、主要な機
能は第２のレンズ７８におけるビームのスポット寸法を
定めることである。第２のレンズ７８と第１のレンズ７
６との間隔は約３００ｍｍである。略図に示されるよう
に、第２のレンズ７８は負レンズであり、焦点距離を−
２５ｍｍとして、第３の、焦点距離が１００ｍｍの正レ
ンズ８０から７５ｍｍ離して配置することができる。第
２のレンズ７８及び第３のレンズ８０は拡大率が一定の
ビーム拡大器を形成する。集束レンズ８０からでる光
は、集束レンズ８０から約７００ｍｍの距離に徐々に集
束する。
いて、第１のレンズ７６の焦点距離は約１００ｍｍであ
り、好ましい固体レーザシステムの３逓倍器(トリプラ
ー)から約１００ｍｍ離れた位置に配されることになろ
う。よって、第１のレンズ７６はコリメータレンズとあ
る程度同様の機能を果たす位置に配されるが、主要な機
能は第２のレンズ７８におけるビームのスポット寸法を
定めることである。第２のレンズ７８と第１のレンズ７
６との間隔は約３００ｍｍである。略図に示されるよう
に、第２のレンズ７８は負レンズであり、焦点距離を−
２５ｍｍとして、第３の、焦点距離が１００ｍｍの正レ
ンズ８０から７５ｍｍ離して配置することができる。第
２のレンズ７８及び第３のレンズ８０は拡大率が一定の
ビーム拡大器を形成する。集束レンズ８０からでる光
は、集束レンズ８０から約７００ｍｍの距離に徐々に集
束する。
【００４６】本発明を現在好ましい実施形態だけを参照
して詳細に説明したが、当業者には本発明を逸脱するこ
となく様々な改変がなされ得ることは当然であろう。例
えば上の議論は固体レーザシステムに対するビーム調整
に関してなされているが、上述したビーム調整システム
の態様はガスレーザ源に適用できる。したがって、本発
明は特定的に説明した好ましい実施形態に制限されるべ
きではない。本発明の範囲はあくまでも特許請求の範囲
で定められるべきである。
して詳細に説明したが、当業者には本発明を逸脱するこ
となく様々な改変がなされ得ることは当然であろう。例
えば上の議論は固体レーザシステムに対するビーム調整
に関してなされているが、上述したビーム調整システム
の態様はガスレーザ源に適用できる。したがって、本発
明は特定的に説明した好ましい実施形態に制限されるべ
きではない。本発明の範囲はあくまでも特許請求の範囲
で定められるべきである。
【図１】ステレオリソグラフィ材料の例示的組合せの、
ある光学特性を示す
ある光学特性を示す
【図２】楕円形のビーム断面を示す
【図３】円形のビーム断面を示す
【図４】ある固体レーザシステムの非点収差のあるビー
ム集束特性を示す
ム集束特性を示す
【図５】本発明の態様にしたがうステレオリソグラフィ
装置の態様を簡略に示す
装置の態様を簡略に示す
【図６】図５のステレオリソグラフィ装置内部のビーム
調整光学系の態様をさらに詳細に示す
調整光学系の態様をさらに詳細に示す
【図７】別のビーム調整光学系の略図を示す
３０ 固体レーザシステム ３２ 周波数３逓倍出力ビーム ３４ ビーム調整光学系 ３６ 筐体 ３８，４２ 出力ビーム ４０ ビーム操作／走査光学系 ４４ ステレオリソグラフィ材料 ４６ バット ４８ ビームプロファイラー ５２ 制御コンピュータ ５４，６４，７４ 光ビーム ５６，６６ レンズ筐体 ５８，６８ ピボット ６０，７０ アクチュエータ ６２，７２ 直進並進ステージ ７６，７８，８０ レンズ
フロントページの続き (72)発明者 ナンシェン タン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91355 ヴァレンシア ヴィア アーティ ナ 25335 (72)発明者 シンクン ウ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91355 ヴァレンシア アロイオ パーク ドライヴ ナンバー1110 23835 Ｆターム(参考） 2H097 AA03 BB01 CA06 LA15 LA20 4F213 AA44 WL03 WL13 WL43 WL44 WL75 WL76 WL79 WL80 WL85 WL92
Claims (61)
- 【請求項１】 光学システムにおいて：光ビームを受け
取り、前記光ビームの横方向広がりを調節し、前記光ビ
ームを出力するスポット寸法制御光学系；前記光ビーム
は第１の横方向における第１の広がり及び前記第１の方
向に垂直な第２の横方向における第２の広がりを有し；
前記スポット寸法制御光学系はアクチュエータに結合さ
れ、前記ビームの楕円率を調節するための電気信号に応
答し；前記アクチュエータの動きは前記光ビームの前記
第１の横方向広がりを前記第２の横方向広がりより大き
く変える；及び前記光ビームを受け取り、前記光ビーム
の焦点位置を変え、前記光ビームを出力する焦点制御光
学系；を備えることを特徴とする光学システム。 - 【請求項２】 前記スポット寸法制御光学系及び前記焦
点制御光学系を囲む筐体をさらに備え、前記筐体は前記
光ビームに対して不透明な壁体を有し、前記光ビームを
出力するための出力ポートを少なくとも１つ有すること
を特徴とする請求項１記載の光学システム。 - 【請求項３】 前記スポット寸法制御光学系が、前記光
ビームの前記第１及び第２の横方向広がりを実質的に等
しく調節するための電気信号に応答する第２のアクチュ
エータに結合されていることを特徴とする請求項２記載
の光学システム。 - 【請求項４】 前記スポット寸法制御光学系が、前記ビ
ームのスポット全体の寸法を調節するための電気信号に
応答する第２のアクチュエータを備えることを特徴とす
る請求項２記載の光学システム。 - 【請求項５】 前記第２のアクチュエータが前記楕円率
に実質的に無関係に前記スポット寸法全体を調節するこ
とを特徴とする請求項４記載の光学システム。 - 【請求項６】 前記電気信号が、前記光ビームが第１の
ビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりをも
つ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム位
置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異な
る第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を選
択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記第
１の状態または前記第２の状態を自動的に確立すること
を特徴とする請求項５記載の光学システム。 - 【請求項７】 前記焦点制御光学系が前記光ビームの全
体の焦点位置を調節するための電気信号に応答するアク
チュエータを備えることを特徴とする請求項１記載の光
学システム。 - 【請求項８】 前記電気信号が、前記光ビームが第１の
ビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりをも
つ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム位
置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異な
る第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を選
択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記第
１の状態または前記第２の状態のいずれかを自動的に確
立することを特徴とする請求項７記載の光学システム。 - 【請求項９】 前記スポット寸法制御光学系が前記電気
信号に応答する第２のアクチュエータに結合され、前記
第２のアクチュエータが前記光ビームの前記第１の横方
向広がり及び前記第２の横方向広がりの両者を調節する
ことを特徴とする請求項７記載の光学システム。 - 【請求項１０】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態のいずれかを自動的に
確立することを特徴とする請求項９記載の光学システ
ム。 - 【請求項１１】 前記スポット寸法制御光学系が、ピボ
ット上に取り付けられたレンズ及び直進並進ステージ、
前記レンズを前記ピボット上で回転させるために結合さ
れた第１のアクチュエータ、並びに前記レンズを前記直
進並進ステージに沿って平行移動させるために結合され
た第２のアクチュエータを備え、前記第１及び第２のア
クチュエータが電気信号に応答することを特徴とする請
求項１記載の光学システム。 - 【請求項１２】 前記レンズが正レンズであり、前記ビ
ームが前記レンズの中心を通過するような位置に配され
ていることを特徴とする請求項１１記載の光学システ
ム。 - 【請求項１３】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態のいずれかを自動的に
確立することを特徴とする請求項１１記載の光学システ
ム。 - 【請求項１４】 前記スポット寸法制御光学系、前記第
１及び第２のアクチュエータ、並びに前記焦点制御光学
系を囲む筐体をさらに備え、前記制御信号は前記筐体の
外部で発生されることを特徴とする請求項１３記載の光
学システム。 - 【請求項１５】 前記筐体内に固体レーザをさらに備
え、前記固体レーザが前記光ビームを出力することを特
徴とする請求項１４記載の光学システム。 - 【請求項１６】 光学システムにおいて：光ビームを受
け取り、前記光ビームの横方向広がりを調節し、前記光
ビームを出力するスポット寸法制御光学系；及び電気信
号に応答するアクチュエータに結合された焦点制御光学
系；前記焦点制御光学系は前記光ビームを受け取り、前
記光ビームの焦点位置を変え、前記光ビームを出力し；
前記光ビームは前記光ビームの第１の横方向成分に対す
る第１の焦点位置及び前記光ビームの第２の横方向成分
に対する第２の焦点位置を有し；前記第１の横方向成分
は前記第２の横方向成分に垂直であり；前記焦点制御光
学系は前記アクチュエータに与えられる前記電気信号に
応答して、前記第１の焦点位置を前記第２の焦点位置よ
り大きな範囲で調節する；を備えることを特徴とする光
学システム。 - 【請求項１７】 前記スポット寸法制御光学系及び前記
焦点制御光学系を囲む筐体をさらに備え、前記筐体は前
記光ビームに対して不透明な壁体を有し、前記光ビーム
を出力するための出力ポートを少なくとも１つ有するこ
とを特徴とする請求項１６記載の光学システム。 - 【請求項１８】 前記アクチュエータ内のレンズが、前
記第１の焦点位置と前記第２の焦点位置との間隔を縮小
するための電気信号に応答して前記光ビームの非点収差
を調節することを特徴とする請求項１７記載の光学シス
テム。 - 【請求項１９】 前記焦点制御システムが、前記光ビー
ムの前記第１の焦点位置及び前記光ビームの前記第２の
焦点位置を同時に調節するための電気信号に応答する第
２のアクチュエータに結合されていることを特徴とする
請求項１７記載の光学システム - 【請求項２０】 前記焦点制御光学系が、前記光ビーム
の前記第１の横方向広がり及び前記第２の横方向広がり
のいずれをも遠隔調節するための電気信号に応答する前
記筐体内の２つのアクチュエータに結合されていること
を特徴とする請求項１７記載の光学システム。 - 【請求項２１】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態を自動的に確立するこ
とを特徴とする請求項２０記載の光学システム。 - 【請求項２２】 前記焦点制御光学系が、前記光ビーム
の全体の焦点位置を調節するための電気信号に応答する
第２のアクチュエータに結合されていることを特徴とす
る請求項１６記載の光学システム。 - 【請求項２３】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態のいずれかを自動的に
確立することを特徴とする請求項２２記載の光学システ
ム。 - 【請求項２４】 前記焦点調節光学系が前記電気信号に
応答する第２のアクチュエータに結合され、前記第２の
アクチュエータが前記光ビームの前記第１の焦点位置及
び前記第２の焦点位置の両者を実質的に等しく調節する
ことを特徴とする請求項２２記載の光学システム。 - 【請求項２５】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態のいずれかを自動的に
確立することを特徴とする請求項２４記載の光学システ
ム。 - 【請求項２６】 前記焦点制御光学系が、ピボット上に
取り付けられたレンズ及び直進並進ステージ、前記レン
ズを前記ピボット上で回転させるために結合された第１
のアクチュエータ、並びに前記レンズを前記直進並進ス
テージに沿って平行移動させるために結合された第２の
アクチュエータを備え、前記第１及び第２のアクチュエ
ータが電気信号に応答することを特徴とする請求項１６
記載の光学システム。 - 【請求項２７】 前記レンズが負レンズであることを特
徴とする請求項２６記載の光学システム。 - 【請求項２８】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態のいずれかを自動的に
確立することを特徴とする請求項２６記載の光学システ
ム。 - 【請求項２９】 前記スポット寸法制御光学系、前記焦
点制御光学系、並びに前記第１及び第２のアクチュエー
タを囲む筐体をさらに備え、前記制御信号は前記筐体の
外部で発生されることを特徴とする請求項２８記載の光
学システム。 - 【請求項３０】 前記筐体内に固体レーザをさらに備
え、前記固体レーザが前記光ビームを出力することを特
徴とする請求項２９記載の光学システム。 - 【請求項３１】 光学システムにおいて：光ビームを受
け取り、前記光ビームの横方向広がりを調節し、前記光
ビームを出力するスポット寸法制御光学系；前記光ビー
ムは第１の横方向の第１の広がり及び前記第１の方向に
垂直な第２の横方向の第２の広がりを有し；前記スポッ
ト寸法制御光学系はスポット寸法アクチュエータに結合
されて、前記ビームの楕円率を調節するための電気信号
に応答し；前記スポット寸法アクチュエータの動きは前
記光ビームの前記第１の横方向広がりを前記第２の横方
向広がりより大きく変える；及び電気信号に応答する焦
点アクチュエータに結合された焦点制御光学系；前記焦
点制御光学系は前記光ビームを受け取り、前記光ビーム
の焦点位置を変え、前記光ビームを出力し；前記光ビー
ムは前記光ビームの第１の横方向成分に対する第１の焦
点位置及び前記光ビームの第２の横方向成分に対する第
２の焦点位置を有し；前記第１の横方向成分は前記第２
の横方向成分に垂直であり；前記焦点制御光学系は前記
焦点アクチュエータに与えられる前記電気信号に応答し
て、前記第１の焦点位置を前記第２の焦点位置より大き
な範囲で調節する；を備えることを特徴とする光学シス
テム。 - 【請求項３２】 前記スポット寸法制御光学系及び前記
焦点制御光学系を囲む筐体をさらに備え、前記筐体は前
記光ビームに対して不透明な壁体を有し、前記光ビーム
を出力するための出力ポートを少なくとも１つ有するこ
とを特徴とする請求項３１記載の光学システム。 - 【請求項３３】 前記スポット寸法制御光学系が前記光
ビームの前記第１の横方向広がりを調節するための電気
信号に応答する第１のアクチュエータに結合され、前記
焦点制御光学系が前記第１の焦点位置を制御するための
前記電気信号に応答する第２のアクチュエータに結合さ
れていることを特徴とする請求項３２記載の光学システ
ム。 - 【請求項３４】 前記スポット寸法制御光学系が前記光
ビームの前記第２の横方向広がりを調節することなく前
記光ビームの前記第１の横方向広がりを調節するための
電気信号に応答する第１のアクチュエータに結合され、
前記焦点制御光学系が前記光ビームの前記第２の焦点位
置を調節することなく前記光ビームの前記第１の焦点距
離を調節するための電気信号に応答する第２のアクチュ
エータに結合されていることを特徴とする請求項３２記
載の光学システム。 - 【請求項３５】 前記スポット制御光学系が前記光ビー
ムの前記第１の横方向広がりを遠隔調節するための電気
信号に応答する前記筐体内の第１のアクチュエータに結
合され、前記焦点制御光学系が前記第１の焦点位置を遠
隔調節するための電気信号に応答する前記筐体内の第２
のアクチュエータに結合されていることを特徴とする請
求項３２記載の光学システム。 - 【請求項３６】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態を自動的に確立するこ
とを特徴とする請求項３５記載の光学システム。 - 【請求項３７】 前記スポット寸法制御光学系が前記光
ビームの前記第１の横方向広がりを制御するための電気
信号に応答する第１のアクチュエータに結合され、前記
焦点制御光学系が前記光ビームの前記第１の焦点位置を
調節するための電気信号に応答する第２のアクチュエー
タに結合されていることを特徴とする請求項３１記載の
光学システム。 - 【請求項３８】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態のいずれかを自動的に
確立することを特徴とする請求項３７記載の光学システ
ム。 - 【請求項３９】 前記スポット寸法制御光学系が前記電
気信号に応答する第３のアクチュエータに結合され、前
記第３のアクチュエータは前記光ビームの前記第１の横
方向広がり及び前記第２の横方向広がりの両者を調節
し；前記焦点制御光学系が前記電気信号に応答する第４
のアクチュエータに結合され、前記第４のアクチュエー
タは前記光ビームの前記第１の焦点位置及び前記第２の
焦点位置の両者を調節することを特徴とする請求項３８
記載の光学システム。 - 【請求項４０】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態のいずれかを自動的に
確立することを特徴とする請求項３９記載の光学システ
ム。 - 【請求項４１】 請求項３１記載の光学システムにおい
て：前記スポット寸法制御光学系が、ピボット上に取り
付けられた第１のレンズ及び直進並進ステージ、前記第
１のレンズを前記ピボット上で回転させるために結合さ
れた第１のアクチュエータ、並びに前記第１のレンズを
前記直進並進ステージに沿って平行移動させるために結
合された第２のアクチュエータを備え；前記第１及び第
２のアクチュエータが電気信号に応答する；及び前記焦
点制御光学系が、ピボット上に取り付けられた第２のレ
ンズ及び直進並進ステージ、前記第２のレンズを前記ピ
ボット上で回転させるために結合された第３のアクチュ
エータ、並びに前記第２のレンズを前記直進並進ステー
ジに沿って平行移動させるために結合された第４のアク
チュエータを備え；前記第３及び第４のアクチュエータ
が電気信号に応答する；ことを特徴とする光学システ
ム。 - 【請求項４２】 前記第１のレンズが正レンズであり、
前記第２のレンズが負レンズであることを特徴とする請
求項４１記載の光学システム。 - 【請求項４３】 前記電気信号が、前記光ビームが第１
のビーム位置において第１の選択可能な横方向広がりを
もつ第１の状態、及び前記光ビームが前記第１のビーム
位置において前記第１の選択可能な横方向広がりとは異
なる第２の選択可能な横方向広がりをもつ第２の状態を
選択的に定め、前記電気信号が制御信号に応答して前記
第１の状態または前記第２の状態のいずれかを自動的に
確立することを特徴とする請求項４１記載の光学システ
ム。 - 【請求項４４】 前記スポット寸法制御光学系、前記焦
点制御光学系、並びに前記第１，第２，第３及び第４の
アクチュエータを囲む筐体をさらに備え、前記制御信号
が前記筐体の外部で発生されることを特徴とする請求項
４３記載の光学システム。 - 【請求項４５】 前記筐体内に固体レーザをさらに備
え、前記固体レーザが前記光ビームを出力することを特
徴とする請求項４４記載の光学システム。 - 【請求項４６】 光学システムにおいて：固体レーザを
備えるレーザシステム；前記レーザシステムは光ビーム
を出力する；前記光ビームを受け取り、前記光ビームの
横方向広がりを調節し、前記光ビームを出力するスポッ
ト寸法制御光学系；前記スポット寸法光学系はピボット
上に取り付けられた第１のレンズ及び直進並進ステー
ジ、前記第１のレンズを前記ピボット上で回転させるた
めに結合された第１のアクチュエータ、並びに前記第１
のレンズを前記直進並進ステージに沿って平行移動させ
るために結合された第２のアクチュエータを備え；前記
第１及び第２のアクチュエータが電気信号に応答する；
前記スポット寸法制御光学系で調節された前記光ビーム
を受け取る焦点制御光学系；前記焦点制御光学系は前記
光ビームの焦点位置を変え、前記光ビームを出力する；
及び前記焦点制御光学系で焦点位置が変えられた前記光
ビームを受け取るビーム位置決め光学系；前記ビーム位
置決め光学系は前記光ビームを横方向に位置決めする；
を備えることを特徴とする光学システム。 - 【請求項４７】 前記ビーム位置決め光学系が前記光ビ
ームを受光面上でｘ方向及びｙ方向に走査することを特
徴とする請求項４６記載の光学システム。 - 【請求項４８】 前記第１のレンズが正レンズであるこ
とを特徴とする請求項４７記載の光学システム。 - 【請求項４９】 前記レーザシステム、前記スポット寸
法制御光学系及び前記焦点制御光学系が筐体内にあるこ
とを特徴とする請求項４８記載の光学システム。 - 【請求項５０】 前記電気信号が、前記光ビームが前記
受光面において第１の選択可能な横方向広がりをもつ第
１の状態、及び前記光ビームが前記受光面において前記
第１の選択可能な横方向広がりとは異なる第２の選択可
能な横方向広がりをもつ第２の状態を選択的に定め、前
記電気信号が制御信号に応答して前記第１の状態または
前記第２の状態のいずれかを自動的に確立することを特
徴とする請求項４９記載の光学システム。 - 【請求項５１】 前記焦点制御光学系がピボット上に取
り付けられた第２のレンズ及び直進並進ステージ、前記
第２のレンズを前記ピボット上で回転させるために結合
された第３のアクチュエータ、並びに前記第２のレンズ
を前記直進並進ステージに沿って平行移動させるために
結合された第４のアクチュエータを備え、前記第３及び
第４のアクチュエータが電気信号に応答することを特徴
とする請求項４６記載の光学システム。 - 【請求項５２】 前記スポット寸法制御光学系、前記焦
点制御光学系、並びに前記第１，第２，第３及び第４の
アクチュエータを囲む筐体をさらに備え、前記制御信号
が前記筐体の外部で発生されることを特徴とする請求項
５１記載の光学システム。 - 【請求項５３】 前記ビーム位置決め光学系が前記光ビ
ームを受光面上でｘ方向及びｙ方向に走査することを特
徴とする請求項５１記載の光学システム。 - 【請求項５４】 前記第１のレンズが正レンズであり、
前記第２のレンズが負レンズであることを特徴とする請
求項５３記載の光学システム。 - 【請求項５５】 前記レーザシステム、前記スポット寸
法制御光学系及び前記焦点制御光学系が筐体内にあるこ
とを特徴とする請求項５３記載の光学システム。 - 【請求項５６】 前記電気信号が、前記光ビームが前記
受光面において第１の選択可能な横方向広がりをもつ第
１の状態、及び前記光ビームが前記受光面において前記
第１の選択可能な横方向広がりとは異なる第２の選択可
能な横方向広がりをもつ第２の状態を選択的に定め、前
記電気信号が制御信号に応答して前記第１の状態または
前記第２の状態のいずれかを自動的に確立することを特
徴とする請求項５５記載の光学システム。 - 【請求項５７】 光学システムにおいて：固体レーザを
備えるレーザシステム；前記レーザシステムは光ビーム
を出力する；前記光ビームを受け取り、前記光ビームの
横方向広がりを調節し、前記光ビームを出力するスポッ
ト寸法制御光学系；前記スポット寸法制御光学系で調節
された前記光ビームを受け取る焦点制御光学系；前記焦
点制御光学系は前記光ビームの焦点位置を変え、前記光
ビームを出力し；前記焦点制御光学系はピボット上に取
り付けられた第１のレンズ及び直進並進ステージ、前記
第１のレンズを前記ピボット上で回転させるために結合
された第１のアクチュエータ、並びに前記第１のレンズ
を前記直進並進ステージに沿って平行移動させるために
結合された第２のアクチュエータを備え；前記第１及び
第２のアクチュエータが電気信号に応答する；及び前記
焦点制御光学系で焦点位置が変えられた前記光ビームを
受け取るビーム位置決め光学系；前記ビーム位置決め光
学系は前記光ビームを横方向に位置決めする；を備える
ことを特徴とする光学システム。 - 【請求項５８】 前記ビーム位置決め光学系が前記光ビ
ームを受光面上でｘ方向及びｙ方向に走査することを特
徴とする請求項５７記載の光学システム。 - 【請求項５９】 前記第１のレンズが負レンズであるこ
とを特徴とする請求項５８記載の光学システム。 - 【請求項６０】 前記レーザシステム、前記スポット寸
法制御光学系及び前記焦点制御光学系が筐体内にあるこ
とを特徴とする請求項５８記載の光学システム。 - 【請求項６１】 前記電気信号が、前記光ビームが前記
受光面において第１の選択可能な横方向広がりをもつ第
１の状態、及び前記光ビームが前記受光面において前記
第１の選択可能な横方向広がりとは異なる第２の選択可
能な横方向広がりをもつ第２の状態を選択的に定め、前
記電気信号が制御信号に応答して前記第１の状態または
前記第２の状態のいずれかを自動的に確立することを特
徴とする請求項６０記載の光学システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/791,346 US6426840B1 (en) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | Electronic spot light control |
| US09/791,346 | 2001-02-23 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002357781A true JP2002357781A (ja) | 2002-12-13 |
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| JP4057311B2 JP4057311B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=25153430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002047783A Expired - Lifetime JP4057311B2 (ja) | 2001-02-23 | 2002-02-25 | 光スポットの電子制御 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| AT (2) | ATE331235T1 (ja) |
| DE (2) | DE60120905T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013544201A (ja) * | 2010-11-29 | 2013-12-12 | スリーディー システムズ インコーポレーテッド | 内部レーザ変調を使用したステレオリソグラフィー・システムおよび方法 |
| JP2016188841A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 株式会社東京精密 | 非接触形状測定装置及び走査レンズ収差補正方法 |
| KR20190021386A (ko) * | 2016-06-29 | 2019-03-05 | 트룸프 레이저 게엠베하 | 가변 비점수차 빔 조정 장치 및 주파수 변환 유닛 |
| KR20210135127A (ko) * | 2020-05-04 | 2021-11-12 | 한국기계연구원 | 광학식 리소그래피 장치 및 방법 |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW584736B (en) * | 2001-12-07 | 2004-04-21 | Ind Tech Res Inst | Shape measurement device of dual-axial anamorphic image magnification |
| US20050172894A1 (en) * | 2004-02-10 | 2005-08-11 | Farnworth Warren M. | Selective deposition system and method for initiating deposition at a defined starting surface |
| WO2007041460A2 (en) * | 2005-10-03 | 2007-04-12 | Aradigm Corporation | Method and system for laser machining |
| US7352789B2 (en) * | 2006-01-12 | 2008-04-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser light irradiation apparatus and laser light irradiation method |
| JP5007090B2 (ja) * | 2006-09-11 | 2012-08-22 | 株式会社ディスコ | レーザー加工方法 |
| US7706078B2 (en) * | 2006-09-14 | 2010-04-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser light irradiation apparatus and laser light irradiation method |
| GB2490143B (en) * | 2011-04-20 | 2013-03-13 | Rolls Royce Plc | Method of manufacturing a component |
| EP2790570B1 (en) | 2011-12-05 | 2019-09-04 | Bioptigen, Inc. | Optical imaging systems having input beam shape control and path length control |
| US8777412B2 (en) | 2012-04-05 | 2014-07-15 | Bioptigen, Inc. | Surgical microscopes using optical coherence tomography and related methods |
| US9400391B2 (en) | 2012-09-27 | 2016-07-26 | Coherent, Inc. | Uniformity adjustment method for a diode-laser line-projector |
| CN105144346B (zh) | 2013-02-21 | 2017-12-15 | 恩耐公司 | 多层结构的激光刻图 |
| CN105122387B (zh) * | 2013-02-21 | 2019-01-11 | 恩耐公司 | 非烧蚀性激光图案化 |
| US10464172B2 (en) | 2013-02-21 | 2019-11-05 | Nlight, Inc. | Patterning conductive films using variable focal plane to control feature size |
| US9842665B2 (en) | 2013-02-21 | 2017-12-12 | Nlight, Inc. | Optimization of high resolution digitally encoded laser scanners for fine feature marking |
| TWI611854B (zh) * | 2013-05-02 | 2018-01-21 | ｎ萊特股份有限公司 | 光學處理系統和用於光學處理的方法 |
| CN105473055B (zh) | 2013-06-04 | 2018-04-06 | 拜尔普泰戈恩公司 | 包括可移动透镜的光学相干断层成像系统和激光扫描系统 |
| WO2015017375A2 (en) | 2013-07-29 | 2015-02-05 | Bioptigen, Inc. | Procedural optical coherence tomography (oct) for surgery and related systems and methods |
| US9402539B2 (en) | 2013-08-28 | 2016-08-02 | Bioptigen, Inc. | Heads up displays for optical coherence tomography integrated surgical microscopes |
| JP2017507814A (ja) * | 2014-02-28 | 2017-03-23 | コスタベバー，エットーレ，マウリツィオ | 改良されたステレオリソグラフィ機械 |
| US10069271B2 (en) | 2014-06-02 | 2018-09-04 | Nlight, Inc. | Scalable high power fiber laser |
| US10618131B2 (en) | 2014-06-05 | 2020-04-14 | Nlight, Inc. | Laser patterning skew correction |
| CN105720463B (zh) | 2014-08-01 | 2021-05-14 | 恩耐公司 | 光纤和光纤传输的激光器中的背向反射保护与监控 |
| US9837783B2 (en) | 2015-01-26 | 2017-12-05 | Nlight, Inc. | High-power, single-mode fiber sources |
| DE102015202347A1 (de) * | 2015-02-10 | 2016-08-11 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Bestrahlungseinrichtung, Bearbeitungsmaschine und Verfahren zum Herstellen einer Schicht eines dreidimensionalen Bauteils |
| US10520671B2 (en) | 2015-07-08 | 2019-12-31 | Nlight, Inc. | Fiber with depressed central index for increased beam parameter product |
| EP3380266B1 (en) | 2015-11-23 | 2021-08-11 | NLIGHT, Inc. | Fine-scale temporal control for laser material processing |
| WO2017091606A1 (en) | 2015-11-23 | 2017-06-01 | Nlight, Inc. | Predictive modification of laser diode drive current waveform in high power laser systems |
| US11179807B2 (en) | 2015-11-23 | 2021-11-23 | Nlight, Inc. | Fine-scale temporal control for laser material processing |
| US10295820B2 (en) | 2016-01-19 | 2019-05-21 | Nlight, Inc. | Method of processing calibration data in 3D laser scanner systems |
| DE102016015785B4 (de) * | 2016-06-29 | 2021-06-17 | Trumpf Laser Gmbh | Strahladaptionsvorrichtung, Frequenzkonversionseinheit, optisches System und Vefahren zur Frequenzkonversion |
| US10732439B2 (en) | 2016-09-29 | 2020-08-04 | Nlight, Inc. | Fiber-coupled device for varying beam characteristics |
| US10730785B2 (en) | 2016-09-29 | 2020-08-04 | Nlight, Inc. | Optical fiber bending mechanisms |
| US10295845B2 (en) | 2016-09-29 | 2019-05-21 | Nlight, Inc. | Adjustable beam characteristics |
| CN110651218B (zh) | 2017-04-04 | 2022-03-01 | 恩耐公司 | 用于检流计扫描仪校准的设备、系统和方法 |
| CN107336440A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-10 | 英诺激光科技股份有限公司 | 一种具有矫形功能的激光3d打印方法及其系统 |
| CN107718541A (zh) * | 2017-09-14 | 2018-02-23 | 佛山科学技术学院 | 一种三维打印机及其实现方法 |
| EP3521028B1 (en) * | 2018-02-01 | 2020-11-25 | CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH | Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects |
| DE102019201474A1 (de) * | 2019-02-06 | 2020-08-06 | MTU Aero Engines AG | Vorrichtung zum generativen aufbauen eines bauteils |
| CN113276409A (zh) * | 2020-02-18 | 2021-08-20 | 空客(北京)工程技术中心有限公司 | 增材制造方法、增材制造设备和计算机可读介质 |
| US20220118550A1 (en) * | 2020-10-16 | 2022-04-21 | Amo Development, Llc | Laser focal spot size measurement using a built-in camera for an ophthalmic laser system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH033127A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-09 | Hitachi Ltd | 光学ヘッド |
| JPH05245675A (ja) * | 1992-02-27 | 1993-09-24 | Hoya Corp | レーザ加工装置 |
| JPH05291659A (ja) * | 1992-04-14 | 1993-11-05 | Toshiba Corp | レーザービーム補正機構 |
| JPH09122942A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-05-13 | Asahi Optical Co Ltd | レーザ描画装置 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4575330A (en) | 1984-08-08 | 1986-03-11 | Uvp, Inc. | Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography |
| US5104592A (en) | 1988-04-18 | 1992-04-14 | 3D Systems, Inc. | Method of and apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography with reduced curl |
| US5059359A (en) | 1988-04-18 | 1991-10-22 | 3 D Systems, Inc. | Methods and apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography |
| US5965079A (en) | 1995-04-25 | 1999-10-12 | 3D Systems, Inc. | Method and apparatus for making a three-dimensional object by stereolithography |
| US5182056A (en) | 1988-04-18 | 1993-01-26 | 3D Systems, Inc. | Stereolithography method and apparatus employing various penetration depths |
| US5184307A (en) | 1988-04-18 | 1993-02-02 | 3D Systems, Inc. | Method and apparatus for production of high resolution three-dimensional objects by stereolithography |
| WO1989010256A1 (en) | 1988-04-18 | 1989-11-02 | 3D Systems, Inc. | Cad/cam stereolithographic data conversion |
| US5133987A (en) | 1989-10-27 | 1992-07-28 | 3D Systems, Inc. | Stereolithographic apparatus and method |
| US4997250A (en) * | 1989-11-17 | 1991-03-05 | General Electric Company | Fiber output coupler with beam shaping optics for laser materials processing system |
| US5999184A (en) | 1990-10-30 | 1999-12-07 | 3D Systems, Inc. | Simultaneous multiple layer curing in stereolithography |
| US5193024A (en) * | 1990-10-31 | 1993-03-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Liquid/vapor optical modulator |
| EP0578499B1 (en) * | 1992-07-10 | 1999-12-01 | Fujitsu Limited | Laser diode module |
| US5615200A (en) * | 1992-09-10 | 1997-03-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light beam shaping device to change an anisotropic beam to an isotropic beam for reducing the size of an optical head |
| US5777961A (en) * | 1994-06-27 | 1998-07-07 | Nec Corporation | Astigmatic difference correcting method for optical head and apparatus therefor |
| US5991102A (en) * | 1994-11-25 | 1999-11-23 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Beam protecting device |
| EP0763236B1 (en) * | 1995-03-15 | 2000-06-07 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device for optically scanning a recording medium |
| US5745296A (en) * | 1995-05-17 | 1998-04-28 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Multibeam recording device |
| US6225595B1 (en) * | 1996-05-13 | 2001-05-01 | Seagate Technology Llc | Shaped-beam laser texturing of magnetic media |
| US5840239A (en) | 1997-01-31 | 1998-11-24 | 3D Systems, Inc. | Apparatus and method for forming three-dimensional objects in stereolithography utilizing a laser exposure system having a diode pumped frequency quadrupled solid state laser |
| US5923473A (en) * | 1997-05-06 | 1999-07-13 | Agfa Corporation | Multi-size spot beam imaging system and method |
| US6129884A (en) | 1999-02-08 | 2000-10-10 | 3D Systems, Inc. | Stereolithographic method and apparatus with enhanced control of prescribed stimulation production and application |
| US6325961B1 (en) * | 1999-02-08 | 2001-12-04 | 3D Systems, Inc. | Stereolithographic method and apparatus with enhanced control of prescribed stimulation and application |
| US6222679B1 (en) * | 1999-08-31 | 2001-04-24 | Agilent Technologies | Mechanically simplified, high resolution, optical focusing and steering apparatus |
-
2001
- 2001-02-23 US US09/791,346 patent/US6426840B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-02 EP EP06075138A patent/EP1659438B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-02 DE DE60120905T patent/DE60120905T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-02 EP EP01309337A patent/EP1237034B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-02 AT AT01309337T patent/ATE331235T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-11-02 DE DE60138052T patent/DE60138052D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-02 AT AT06075138T patent/ATE426185T1/de not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-02-25 JP JP2002047783A patent/JP4057311B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH033127A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-09 | Hitachi Ltd | 光学ヘッド |
| JPH05245675A (ja) * | 1992-02-27 | 1993-09-24 | Hoya Corp | レーザ加工装置 |
| JPH05291659A (ja) * | 1992-04-14 | 1993-11-05 | Toshiba Corp | レーザービーム補正機構 |
| JPH09122942A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-05-13 | Asahi Optical Co Ltd | レーザ描画装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013544201A (ja) * | 2010-11-29 | 2013-12-12 | スリーディー システムズ インコーポレーテッド | 内部レーザ変調を使用したステレオリソグラフィー・システムおよび方法 |
| JP2016188841A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 株式会社東京精密 | 非接触形状測定装置及び走査レンズ収差補正方法 |
| KR20190021386A (ko) * | 2016-06-29 | 2019-03-05 | 트룸프 레이저 게엠베하 | 가변 비점수차 빔 조정 장치 및 주파수 변환 유닛 |
| KR102411009B1 (ko) * | 2016-06-29 | 2022-06-17 | 트룸프 레이저 게엠베하 | 가변 비점수차 빔 조정 장치 및 주파수 변환 유닛 |
| KR20210135127A (ko) * | 2020-05-04 | 2021-11-12 | 한국기계연구원 | 광학식 리소그래피 장치 및 방법 |
| KR102468802B1 (ko) * | 2020-05-04 | 2022-11-18 | 한국기계연구원 | 광학식 리소그래피 장치 및 방법 |
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