JP2021151731A - 光照射装置、三次元造形装置及び三次元造形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の所定形状の三次元造形物を素早く製造できる光照射装置を提供する。【解決手段】光照射装置４０は、三次元造形物を製造するための造形材料に対して所定形状に応じて変調された光を照射する。光照射装置４０は、光源１０と、光変調器１４と、照明光学系１１と、第１光学系１８と、第２光学系５０とを備える。光源１０は、光を出射する。光変調器１４は、光を回折光に変調する。照明光学系１１は、光源１０からの光を光変調器１４に導く。第１光学系１８は、回折光の内、所定形状に応じて変調されたｍ次光を造形材料上の第１領域に導く。第２光学系５０は、回折光の内のｎ次光を造形材料上の第２領域に導く。第１領域と第２領域とは異なる。第１領域と第２領域とに、造形材料が配置される。ｍ次光とｎ次光とは異なる。【選択図】図１

Description

本発明は、光照射装置、三次元造形装置及び三次元造形方法に関する。

スポット状のレーザ光を金属粉体に照射することによって、スポット状の領域に存在する金属粉体を焼結させる積層造形装置が知られている。これにより、スポット状のレーザ光を順次、金属粉体に照射して、金属製の三次元造形物を製造する。また、Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ（ＧＬＶ：登録商標）を用いて、レーザ光源からのレーザ光を、強度分布を有する照射光に変調して、ライン状の領域に存在する金属粉体に照射する積層造形装置も開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−８０６０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の積層造形装置では、レーザ光の内、金属粉体に照射されない光が存在した。つまり、レーザ光を照射光として利用するときの効率が悪かった。その結果、照射光を金属粉体に照射するときの時間を長くする必要があった。よって、所望の所定形状の三次元造形物を素早く製造できなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の所定形状の三次元造形物を素早く製造できる光照射装置、三次元造形装置及び三次元造形方法を提供することにある。

本発明の一局面によれば、光照射装置は、三次元造形物を製造するための造形材料に対して所定形状に応じて変調された光を照射する。前記光照射装置は、光源と、光変調器と、照明光学系と、第１光学系と、第２光学系とを備える。前記光源は、光を出射する。前記光変調器は、前記光を回折光に変調する。前記照明光学系は、前記光源からの前記光を前記光変調器に導く。前記第１光学系は、前記回折光の内、前記所定形状に応じて変調されたｍ次光を前記造形材料上の第１領域に導く。前記第２光学系は、前記回折光の内のｎ次光を前記造形材料上の第２領域に導く。前記第１領域と前記第２領域とは異なる。前記第１領域と前記第２領域とに、前記造形材料が配置される。前記ｍ次光と前記ｎ次光とは異なる。

本発明の光照射装置において、前記ｍ次光は、０次光であり、前記ｎ次光は、１次光を含み、前記１次光を前記第２領域にある前記造形材料に照射して、当該造形材料を第１温度未満に加熱するとともに、前記０次光を前記第１領域にある前記造形材料に照射して、当該造形材料を前記第１温度以上に加熱することが好ましい。

本発明の光照射装置において、前記第２光学系は、前記ｎ次光を拡散又は拡大して、前記第２領域に導く光学系を含むことが好ましい。

本発明の光照射装置において、前記第２光学系は、前記第１光学系中に配置されることが好ましい。

本発明の他の局面によれば、三次元造形装置は、上記の光照射装置と、制御部とを備える。前記制御部は、前記所定形状に応じて前記光変調器を制御する。

本発明の三次元造形装置において、前記第２領域で前記ｎ次光が照射された後の前記造形材料に、前記第１領域で前記ｍ次光を照射する走査部を更に備えることが好ましい。

本発明の三次元造形装置において、前記第２光学系から出射される前記ｎ次光の進行方向を変更する変更部を更に備え、前記制御部は、前記所定形状に応じて、前記第１領域と前記第２領域との間の距離を調整するように、前記変更部を制御することが好ましい。

本発明の他の局面によれば、三次元造形方法は、三次元造形物を製造するための造形材料に対して所定形状に応じて変調された光を照射する。前記三次元造形方法は、照明工程と、変調工程と、第１工程と、第２工程と、走査工程とを含む。前記照明工程では、光源からの光を光変調器に導く。前記変調工程では、前記光を回折光に変調する。前記第１工程では、前記回折光の内、前記所定形状に応じて変調されたｍ次光を前記造形材料上の第１領域に導く。前記第２工程では、前記回折光の内のｎ次光を前記造形材料上の第２領域に導く。前記第１領域と前記第２領域とは異なる。前記ｍ次光と前記ｎ次光とは異なる。

本発明によれば、所望の所定形状の三次元造形物を素早く製造できる。

本発明に係る実施形態１の三次元造形装置を示す図である。 実施形態１に係るＬＰＬＶを示す平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。 実施形態１に係るＬＰＬＶの一例を示す断面図である。 実施形態１に係るＺＸ面での光路を示す図である。 実施形態１に係るＸＹ面での光路を示す図である。 実施形態１に係る第１プリズムを示す図である。 実施形態１に係る制御装置の処理の一例を示すフローチャートである。 実施形態１に係る所定方向における０次光の強度分布の一例を示す図である。 実施形態１に係る所定方向における１次光の強度分布の一例を示す図である。 実施形態１に係る所定方向における１次光の強度分布の他の一例を示す図である。 実施形態１に係る所定方向における１次光の強度分布の他の一例を示す図である。 実施形態１に係る所定方向における１次光の強度分布の他の一例を示す図である。 実施形態１に係る所定方向における０次光の強度分布の他の一例を示す図である。 実施形態１に係る所定方向における１次光の強度分布の他の一例を示す図である。 実施形態１に係る単位空間での温度変化の一例を示す図である。 実施形態１に係る単位空間での温度変化の一例を示す図である。 実施形態１に係るずれ量と入射角との関係を示す図である。 本発明に係る実施形態２の三次元造形装置を示す図である。 本発明に係る実施形態３の光変調器を示す平面図である。 実施形態３に係る光変調器の一部を示す拡大斜視図である。

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴等も示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。

なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、又は、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成等の大きさ及び位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図等の図面においても、実施形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。従って、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。

また、以下に記載される説明において、「第１」又は「第２」等の序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序等に限定されるものではない。

また、以下に記載される説明における、相対的又は絶対的な位置関係を示す表現、例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」又は「同軸」等は、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合、及び、公差又は同程度の機能が得られる範囲において角度又は距離が変位している場合を含むものとする。

また、以下に記載される説明において、等しい状態であることを示す表現、例えば、「同一」、「等しい」、「均一」又は「均質」等は、特に断らない限りは、厳密に等しい状態であることを示す場合、及び、公差又は同程度の機能が得られる範囲において差が生じている場合を含むものとする。

また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」又は「裏」等の特定の位置又は方向を意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置又は方向とは関係しないものである。

以下、本発明の実施形態に関する光照射装置、三次元造形装置及び三次元造形方法について説明する。

＜実施形態１＞
図１を参照して、本発明の実施形態１に関する三次元造形装置１００を説明する。図１は、実施形態１の三次元造形装置１００を示す図である。なお、本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を記載することがある。Ｘ軸及びＹ軸は水平方向に平行であり、Ｚ軸は鉛直方向に平行である。

図１に示すように、三次元造形装置１００は、ビーム照射部４０と、制御装置２０とを備える。ビーム照射部４０は光照射装置の一例である。ビーム照射部４０は、造形材料にビームＬ３２を照射する。制御装置２０は、ビーム照射部４０を制御する。具体的には、制御装置２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーを含む。

また、三次元造形装置１００は、走査機構１９と、供給機構１６と、記憶部３０とを更に備える。記憶部３０は、記憶装置を含む。具体的には、記憶部３０は、半導体メモリーのような主記憶装置、並びに、半導体メモリー及び／又はハードディスクドライブのような補助記憶装置を含む。

三次元造形装置１００は、所定造形空間ＳＰ中に三次元造形物を製造する。所定造形空間ＳＰは、三次元空間である。所定造形空間ＳＰは、複数の単位空間を含む。例えば、複数の単位空間は、それぞれ互いに同じ体積を有する立方体形状を有する。例えば、複数の単位空間は、Ｓ行×Ｔ列×Ｕ層の単位空間を含む。Ｓ及びＴのうちの少なくとも１つは２以上の整数を示す。複数の単位空間は、Ｙ方向に第１行から第Ｓ行まで順に並び、Ｘ方向に第１列から第Ｔ列まで順に並び、Ｚ方向に第１層から第Ｕ層まで順に並んでいる。供給機構１６の所定の空間に所定造形空間ＳＰが設定されたデータを、記憶部３０は記憶する。

三次元造形物は、造形材料を用いて所望の所定形状に製造される。造形材料は、三次元造形物を製造するための材料であり、粉末又はペーストであり、例えば、金属粉体、エンジニアリングプラスチック、セラミックス、合成樹脂、砂又はワックスである。金属粉体は、チタン又はステンレスである。三次元造形物を製造する造形材料には、複数の種類の造形材料が含まれてもよい。

造形材料は、例えば、供給機構１６によって所定の単位空間に供給される。そして、ビームＬ３２が照射されると造形材料の温度が第１温度Ｔ１まで上昇して、造形材料の表面又は全体が溶融して、ビームＬ３２の照射が停止されると、造形材料は焼結体となる。第１温度Ｔ１は、例えば、造形材料の表面又は全体が溶融する温度である。また、所望の所定形状としては、特に限定されない。所望の所定形状を示す造形データは、例えば、製造者により記憶部３０に記憶される。造形データは、例えば、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データである。

引き続き、造形材料にビームＬ３２を照射するビーム照射部４０の詳細を説明する。ビーム照射部４０は、レーザ光源１０と、照明光学系１１と、光変調器１４と、投影光学系１８と、第２光学系５０とを有する。投影光学系１８は第１光学系の一例である。

レーザ光源１０は、レーザ光Ｌ３０を照明光学系１１に出射する。レーザ光源１０は、例えば、ファイバーレーザ光源である。レーザ光Ｌ３０の波長は、例えば、１０６４ｎｍである。例えば、レーザ光Ｌ３０の進行方向に対して垂直な面におけるレーザ光Ｌ３の断面形状は、略円形である。また、レーザ光Ｌ３０の進行方向に対して垂直な面におけるレーザ光Ｌ３の断面寸法は、進行方向に進行すればするほど大きくなっていく。なお、レーザ光源１０は、シャッターを備えてもよい。シャッターは、レーザ光Ｌ３０を遮断したり、レーザ光Ｌ３０を通過させたりする。

照明光学系１１は、レーザ光Ｌ３０をラインビームＬ３１に整形して、ラインビームＬ３１を光変調器１４に導く。具体的には、照明光学系１１は、複数のレンズを備える。例えば、ラインビームＬ３１は、ラインビームＬ３１の進行方向に対して垂直な面において進行方向に進行しても大きさが略一定である略平行光である。また、ラインビームＬ３１は、垂直な面において略均一な強度を有する。例えば、ラインビームＬ３１は、垂直な面において所定方向Ｄ１に長い略長方形を有する。所定方向Ｄ１は、例えばＹ軸方向に沿って延びている。

光変調器１４は、ラインビームＬ３１をビームＬ３２に変調して、ビームＬ３２を投影光学系１８に出射する。ビームＬ３２は、回折光の一例である。光変調器１４は、例えば、ＬＰＬＶ（Ｌｉｎｅａｒ Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）、ＧＬＶ（登録商標）又はＰＬＶ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）である。光変調器１４は、制御装置２０によって制御される。その結果、ビームＬ３２は、所定形状に応じて変調される。詳細には、ビームＬ３２は、所定方向Ｄ１において異なる強度の分布を有する。

投影光学系１８は、ビームＬ３２で中間像を形成した後、ビームＬ３２を走査機構１９に出射する。具体的には、投影光学系１８は、複数のレンズを備える。

引き続き、走査機構１９の詳細を説明する。走査機構１９は、ビームＬ３２を反射して、ビームＬ３２を造形材料に照射する。走査機構１９は、例えば、ガルバノミラーを有する。ガルバノミラーは、例えば、所定方向Ｄ１を回転軸として回転する。

詳細には、走査機構１９は、複数の単位空間のうち少なくとも２つの単位空間に対して、それぞれ、互いに異なる強度を有するビームＬ３２を導く。具体的には、走査機構１９は、所定方向Ｄ１に並んだ複数の単位空間に対してビームＬ３２を導く。例えば、第１の単位空間に対して、第１の強度を有するビームＬ３２を導く。また、第２の単位空間に対して、第２の強度を有するビームＬ３２を導く。その結果、複数の単位空間に造形材料が供給されていると、第１の単位空間に存在する造形材料に第１の強度を有するビームＬ３２が照射され、第２の単位空間に存在する造形材料に第２の強度を有するビームＬ３２が照射される。

また、走査機構１９は、複数の単位空間のうち選択された所定の複数の単位空間に順次、ビームＬ３２を導く。すなわち、走査機構１９は、ビームＬ３２を所定速度で走査する。所定速度は、ビームＬ３２が照射された造形材料の温度が第１温度Ｔ１まで上昇するための速度である。

詳細には、ガルバノミラーは、ビーム照射部４０から出射されたビームＬ３２の進行方向を変更する。具体的には、ガルバノミラーが回転して、ビームＬ３２を走査方向Ｄ２に走査する。走査方向Ｄ２は、所定方向Ｄ１に対して垂直な方向であり、例えば、Ｘ軸方向に沿って延びている。具体的には、第ｔ列の複数の単位空間に対してビームＬ３２を導く。例えば、第ｔ列第ｓ行の単位空間に対して、第１の強度を有するビームＬ３２を導くと同時に、第ｔ列第（ｓ＋１）行の単位空間に対して、第２の強度を有するビームＬ３２を導く。その後、第（ｔ＋１）列の複数の単位空間に対してビームＬ３２を導く。例えば、第（ｔ＋１）列第ｓ行の単位空間に対して、第３の強度を有するビームＬ３２を導くと同時に、第（ｔ＋１）列第（ｓ＋１）行の単位空間に対して、第４の強度を有するビームＬ３２を導く。

引き続き、複数の単位空間に造形材料を供給する供給機構１６の詳細を説明する。詳細には、供給機構１６は、複数の単位空間のうち選択された所定の複数の単位空間に順次、造形材料層を形成する。造形材料層は、造形材料からなる。例えば、第ｕ層の複数の単位空間に第１の造形材料層を形成する。その後、第（ｕ＋１）層の複数の単位空間に第２の造形材料層を形成する。具体的には、供給機構１６は、パートシリンダー１６Ａと、フィードシリンダー１６Ｂと、スキージ１６Ｄとを備える。

フィードシリンダー１６Ｂは、フィードシリンダー１６Ｂの内部に下面を有する。下面は、フィードシリンダー１６Ｂの内部でＺ軸方向に移動可能である。フィードシリンダー１６Ｂの内部で下面の上部には、造形材料が収容されている。一方、パートシリンダー１６Ａは、パートシリンダー１６Ａの内部に下面を有する。下面は、パートシリンダー１６Ａの内部でＺ軸方向に移動可能である。パートシリンダー１６Ａの内部で下面の上部には、所定造形空間ＳＰが設定されている。

パートシリンダー１６Ａの内部には、フィードシリンダー１６Ｂから造形材料が供給される。具体的には、パートシリンダー１６Ａの下面を所定距離、下降させる。一方、フィードシリンダー１６Ｂの下面を所定距離、上昇させる。そして、フィードシリンダー１６Ｂからパートシリンダー１６Ａへ向かって、スキージ１６Ｄを移動させる。その結果、所定量の造形材料がフィードシリンダー１６Ｂの内部からパートシリンダー１６Ａの内部へ移動する。

次に、制御装置２０の詳細を説明する。制御装置２０は、ビーム照射部４０及び供給機構１６を制御する。具体的には、制御装置２０は、照射制御部２１と、走査制御部２０Ｂとを含む。そして、制御装置２０のプロセッサーは、記憶部３０の記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することによって、照射制御部２１として機能する。

走査制御部２０Ｂは、走査機構１９を制御する。具体的には、走査制御部２０Ｂは、ガルバノミラーを回転させる。

照射制御部２１は、ビーム照射部４０を制御する。具体的には、照射制御部２１は、レーザ制御部２０Ｃと、変調制御部２０Ａとを有する。

レーザ制御部２０Ｃは、レーザ光源１０を制御する。詳細には、レーザ制御部２０Ｃは、レーザ光源１０からレーザ光Ｌ３０を発振させる。また、レーザ制御部２０Ｃは、レーザ光源１０からレーザ光Ｌ３０を発振させた状態で、レーザ光源１０内又はレーザ光源１０外に設けられたシャッターを開閉してもよい。

変調制御部２０Ａは、ビームＬ３２を造形材料に照射するように、光変調器１４を制御する。ビームＬ３２は、強度の分布を有する。強度の分布は、造形データに基づいて作成される。

ここで、図２及び図３を参照して、所定方向Ｄ１に並んだ複数の単位空間に対してビームＬ３２を同時に導く光変調器１４として、ＬＰＬＶ１４を説明する。図２は、ＬＰＬＶ１４を示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。図２及び図３に示すように、ＬＰＬＶ１４は、基台２と、光変調素子群４とを有する。なお、図２及び図３では、Ｘ方向と逆方向は、上方に沿って延び、所定方向Ｄ１は、Ｙ方向に沿って延びているものとして説明する。

光変調素子群４は、複数の可動部材４１ａ及び１つの固定部材４１ｂを有する。Ｘ軸方向から視た場合、固定部材４１ｂには、複数の円形状の開口が形成されている。固定部材４１ｂの上面には固定反射面が設けられる。そして、複数の開口は、２次元（Ｓ×Ｖ）に配列されている。すなわち、複数の開口は、Ｙ方向に第１行から第Ｓ行まで順に並び、Ｚ方向と逆方向に第１列から第Ｖ列まで順に並んでいる。

複数の可動部材４１ａの各々は、円形状の板である。可動部材４１ａの上面には可動反射面が設けられる。複数の可動部材４１ａは、固定部材４１ｂに形成された複数の開口に配置されている。つまり、複数の可動部材４１ａは、２次元（Ｓ×Ｖ）に配列されている。

基台２の上面は、Ｓ個の共通電極３を有する。Ｓ個の共通電極３の各々は、Ｚ方向に沿って延びている。そして、Ｓ個の共通電極３は、Ｙ方向に配列されている。

固定部材４１ｂの下面は、Ｓ個の共通電極３の上面と所定距離を空けて、基台２に対して固定される。また、（Ｓ×Ｖ）個の可動部材４１ａは、固定部材４１ｂに対して、可動反射面に対して垂直な方向に移動可能である。すなわち、（Ｓ×Ｖ）個の可動部材４１ａは、固定部材４１ｂに対して、Ｘ方向に移動可能である。

そして、ＬＰＬＶ１４では、例えば、１列に並ぶＶ個の可動部材４１ａの集合が１つの単位空間に対応する変調素子となる。従って、ＬＰＬＶ１４は、Ｓ個の変調素子を有する光変調器として機能する。

変調制御部２０Ａは、可動部材４１ａと共通電極３との間に電圧（電位差）を与えることにより、可動部材４１ａを共通電極３側に変位させる。詳細には、変調制御部２０Ａは、１本の共通電極３ごとに電圧を印加する。更に、変調制御部２０Ａは、１本の共通電極３に印加する電圧を調整することで、Ｖ個の可動部材４１ａの変位量を調整する。

続いて、図３及び図４を参照して、ＬＰＬＶ１４の動作を詳細に説明する。図４は、ＬＰＬＶ１４の一例を示す断面図である。

図３に示すように、共通電極３の面に対して垂直な方向において、可動部材４１ａの位置と固定部材４１ｂの位置とが同じ高さにある。その結果、可動部材４１ａで反射した光と、固定部材４１ｂで反射した光との位相差は、０（ゼロ）である。以下、可動部材４１ａで反射した光と、固定部材４１ｂで反射した光との位相差が、０（ゼロ）となる変調素子の状態を、「ＯＮ」状態ともいう。なお、可動部材４１ａの位置と固定部材４１ｂの位置とが同じ高さにある状態で反射した０次光Ｌ３２ａの強度は、強度ＩＯＮ０であり、例えばラインビームＬ３１の強度の約７０％以上８０％以下であり、＋１次光Ｌ３２ｂａの強度は、強度ＩＯＮ１であり、例えばラインビームＬ３１の強度の約２．５％であり、−１次光Ｌ３２ｂｂの強度は、強度ＩＯＮ１であり、例えばラインビームＬ３１の強度の約２．５％である。なお、＋１次光Ｌ３２ｂａの進行方向は、０次光Ｌ３２ａの進行方向に対してＺ方向側に傾き、−１次光Ｌ３２ｂｂの進行方向は、０次光Ｌ３２ａの進行方向に対して−Ｚ方向側に傾く。強度ＩＯＮ０は、強度ＩＯＮ１より大きい。

図４に示すように、Ｖ個の可動部材４１ａが下降している。ＬＰＬＶ１４へのラインビームＬ３１の入射角Ａと、可動部材４１ａの位置と固定部材４１ｂの位置との高さの差Ｄｆとに基づいて、可動部材４１ａで反射した光と固定部材４１ｂで反射した光との光路差（２Ｄｆ・ｃｏｓＡ）が示される。

可動部材４１ａで反射した光と固定部材４１ｂで反射した光の光路差（２Ｄｆ・ｃｏｓα）が、例えば、（ｍ＋１／２）・λとなるように、高さの差Ｄｆは調整される。ｍは０以上の整数であり、λは光の波長である。換言すれば、可動部材４１ａで反射した光と固定部材４１ｂで反射した光との位相差が、πｒａｄとなるように、可動部材４１ａの位置と固定部材４１ｂの位置との高さの差Ｄｆは調整される。以下、可動部材４１ａで反射した光と、固定部材４１ｂで反射した光との位相差が、πｒａｄとなる変調素子の状態を、「ＯＦＦ」状態ともいう。位相差がπｒａｄである状態で反射した０次光Ｌ３２ａの強度は、強度ＩＯＦＦ０であり、例えばラインビームＬ３１の強度の約２０％であり、＋１次光Ｌ３２ｂａの強度は、強度ＩＯＦＦ１であり、例えばラインビームＬ３１の強度の約４０％であり、−１次光Ｌ３２ｂｂの強度は、強度ＩＯＦＦ１であり、例えばラインビームＬ３１の強度の約４０％である。強度ＩＯＦＦ０は、強度ＩＯＮ０より小さい。

次に、図５及び図６を参照して、三次元造形装置１００での光路を詳細に説明する。図５及び図６は、三次元造形装置１００での光路を示す図である。図５は、ＺＸ面での光路を示す図である。また、図６は、ＸＹ面での光路を示す図である。なお、図５及び図６では、走査機構１９による光路の変化を省略している。

図５及び図６に示すように、投影光学系１８は、例えば、フーリエ変換レンズ１８ａと、集光レンズ１８ｂとを備える。なお、投影光学系１８は、必ずしも図５及び図６に示されるように構成される必要はなく、他の光学素子が追加されてもよい。

フーリエ変換レンズ１８ａの前側焦点面に光変調器１４が配置されるように、フーリエ変換レンズ１８ａは配置される。

集光レンズ１８ｂは、回折光の内、所定形状に応じて変調された０次光Ｌ３２ａを第１領域に導く。０次光Ｌ３２ａは、ｍ次光の一例である。第１領域は、例えば、第ｔ列のＳ個の単位空間である。第１領域に造形材料が配置される。例えば、変調素子が「ＯＮ」状態である場合に、強度ＩＯＮ０を有する０次光Ｌ３２ａが第１領域に導かれ、変調素子が「ＯＦＦ」状態である場合に、強度ＩＯＦＦ０を有する０次光Ｌ３２ａが第１領域に導かれる。詳細には、第１領域の所定の単位空間に配置された造形材料は、強度ＩＯＮ０を有する０次光Ｌ３２ａで加熱される。その結果、第１領域の所定の単位空間に配置された造形材料は、０次光Ｌ３２ａで第１温度Ｔ１以上に加熱される。すなわち、造形材料の表面又は全体が溶融する。一方、第１領域の所定の単位空間以外に配置された造形材料は、強度ＩＯＦＦ０を有する０次光Ｌ３２ａで加熱される。その結果、第１領域の所定の単位空間以外に配置された造形材料は、０次光Ｌ３２ａで第１温度Ｔ１未満に加熱される。すなわち、造形材料は溶融しない。

ビーム照射部４０は、第２光学系５０を更に備える。第２光学系５０は、回折光の内の±１次光Ｌ３２ｂを、第２領域に導く。±１次光Ｌ３２ｂは、ｎ次光の一例である。第１領域と第２領域とは異なる。第２領域は、例えば、第（ｔ＋２）列のＳ個の単位空間である。第２領域に造形材料が配置される。例えば、変調素子が「ＯＮ」状態である場合に、強度ＩＯＮ１の２倍の強度を有する±１次光Ｌ３２ｂが第２領域に導かれる。詳細には、第２領域に配置された造形材料は、強度ＩＯＮ１を有する＋１次光Ｌ３２ｂａと、強度ＩＯＮ１を有する−１次光Ｌ３２ｂｂとで加熱される。その結果、造形材料は、±１次光Ｌ３２ｂで第１温度Ｔ１未満に加熱される。すなわち、造形材料の表面又は全体が溶融するまでいかずに温められる。

具体的には、ビーム照射部４０は、複数の第２光学系５０を備える。複数の第２光学系５０は、第１プリズム５１と、第２プリズム５２とを含む。第１プリズム５１は、フーリエ変換レンズの後側焦点面に配置される。第２プリズム５２は、フーリエ変換レンズ１８ａの後側焦点面に配置される。

続けて図７を参照して、第１プリズム５１について説明する。図７は、第１プリズム５１を示す図である。図７に示すように、第１プリズム５１の形状は、三角柱である。プリズムの材料は、例えば合成石英であり、屈折率ｎを有する。詳細には、第１プリズム５１は、入射面と出射面とを有する。入射面と出射面との間の角度は、頂角αである。頂角αは、例えば１０ｄｅｇである。

ＬＰＬＶ１４からの＋１次光Ｌ３２ｂａは、入射面に入射角θ１で入射し、入射面から出射角θ２で内部を進行する。内部を進行した光は、出射面に入射角θ２’で入射し、出射面から出射角θ１’で出射する。つまり、第１プリズム５１は、＋１次光Ｌ３２ｂａの進行方向を変更する。

第２光学系５０は、投影光学系１８中に配置されることが好ましい。詳細には、±１次光Ｌ３２ｂは、フーリエ変換レンズ１８ａを通過し、第２光学系５０を通過し、集光レンズ１８ｂを通過した後、第２領域に導かれる。±１次光Ｌ３２ｂが導かれる第２領域は、下記式（１）及び（２）に基づいて、第ｔ列のＳ個の単位空間からずれ量ｘでずれる。
ｘ＝ｆ×ｔａｎδ ・・・・・ （１）
δ＝θ１＋θ１’−α ・・・ （２）
なお、ｆは、集光レンズ１８ｂの焦点距離を示す。

例えば、焦点距離ｆ＝１００ｍｍ、入射角θ１＝７ｄｅｇ、プリズム頂角α＝１０ｄｅｇであり、＋１次光Ｌ３２ｂａの波長が１０６４ｎｍあり、第１プリズム５１の材料が合成石英である場合、ずれ量ｘ＝７．９ｍｍである。具体的には、＋１次光Ｌ３２ｂａは、第ｔ列のＳ個の単位空間でなく、第（ｔ＋２）列のＳ個の単位空間に導かれる。

走査機構１９は、第２領域で±１次光Ｌ３２ｂが照射された後の造形材料に、第１領域で０次光Ｌ３２ａを照射する。その結果、造形材料は±１次光Ｌ３２ｂで第１温度Ｔ１未満に加熱される。第１温度Ｔ１未満に加熱された造形材料は、０次光で第１温度Ｔ１以上に加熱される。換言すれば、±１次光Ｌ３２ｂで温められた造形材料が、０次光で造形される。

以上のように、実施形態１によれば、第２光学系５０は、回折光の内の±１次光Ｌ３２ｂを、第２領域に導く。その結果、回折光の内の±１次光Ｌ３２ｂも、造形材料に照射される照射光として利用できる。よって、所望の所定形状の三次元造形物を素早く製造できる。

また、実施形態１によれば、±１次光Ｌ３２ｂを第２領域にある造形材料に照射して、造形材料を第１温度Ｔ１未満に加熱するとともに、０次光Ｌ３２ａを第１領域にある造形材料に照射して、造形材料を第１温度Ｔ１以上に加熱する。詳細には、走査機構１９は、第２領域で±１次光Ｌ３２ｂが照射された後の造形材料に、第１領域で０次光Ｌ３２ａを照射する。その結果、温められた造形材料は、０次光Ｌ３２ａで第１温度Ｔ１以上に加熱される。よって、０次光Ｌ３２ａを造形材料に照射するときの時間を短くできる。その結果、所望の所定形状の三次元造形物を素早く製造できる。

更に、実施形態１によれば、第２光学系５０は、投影光学系１８中に配置される。その結果、投影光学系１８を利用して、±１次光Ｌ３２ｂを第２領域に導くことができる。

次に、図８を参照して、実施形態１に係る制御装置２０の処理の一例について説明する。図８は、制御装置２０の処理の一例を示すフローチャートである。実施形態１に係る制御装置２０の処理は、照明工程と、第１工程と、第２工程と、走査工程とを含む。具体的には、実施形態１に係る制御装置２０の処理は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６を含む。

まず、ステップＳ１０１において、レーザ制御部２０Ｃは、レーザ光源１０を制御する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。

次に、ステップＳ１０２において、変調制御部２０Ａは、ビームＬ３２を造形材料に照射するように、ＬＰＬＶ１４を制御する。ビームＬ３２は、造形データに基づいて作成された強度の分布を有する。そして、処理はステップＳ１０３とステップＳ１０４とに進む。

次に、ステップＳ１０３において、所定形状に応じて変調された０次光Ｌ３２ａは、造形材料が配置された第１領域に導かれる。

一方、ステップＳ１０４において、±１次光Ｌ３２ｂは、造形材料が配置された第２領域に導かれる。

次に、ステップＳ１０５において、終了するか否かを判定する。終了しないと判定した場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、処理は、ステップＳ１０６に進む。一方、終了すると判定した場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、処理を終了する。

ステップＳ１０６において、走査機構１９は、第２領域で±１次光Ｌ３２ｂが照射された後の造形材料に、第１領域で０次光Ｌ３２ａを照射する。そして、処理は、ステップＳ１０２に戻る。

続けて、図９を参照して、造形データに基づいて作成された０次光Ｌ３２ａの強度分布の一例を詳細に説明する。図９は、所定方向Ｄ１における０次光Ｌ３２ａの強度分布の一例を示す図である。図９において、縦軸は強度を示し、横軸は所定方向Ｄ１における所定造形空間ＳＰの位置を示す。

図９に示すように、第ｔ列において、所定方向Ｄ１にはＳ個の単位空間が第１の単位空間から順に並んでいる。第３、第４、第７及び第８の単位空間には、強度ＩＯＮ０を有する０次光Ｌ３２ａが導かれる。その結果、第３、第４、第７及び第８の単位空間に存在する造形材料は、第１温度Ｔ１以上に加熱され溶融する。一方、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の単位空間には、強度ＩＯＦＦ０を有する０次光Ｌ３２ａが導かれる。その結果、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の単位空間に存在する造形材料は溶融しない。

続けて、図１０を参照して、図９に示す０次光Ｌ３２ａが作成された際の±１次光Ｌ３２ｂの強度分布を詳細に説明する。図１０は、所定方向Ｄ１における±１次光Ｌ３２ｂの強度分布の一例を示す図である。図１０において、縦軸は強度を示し、横軸は所定方向Ｄ１における所定造形空間ＳＰの位置を示す。

図１０に示すように、第（ｔ＋２）列において、所定方向Ｄ１にはＳ個の単位空間が第１の単位空間から順に並んでいる。第（ｔ＋２）列は、第ｔ列に対して走査方向Ｄ２側に位置する。第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の単位空間には、強度ＩＯＦＦ１の２倍の強度を有する±１次光Ｌ３２ｂが導かれる。その結果、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の単位空間に存在する造形材料は、第１温度Ｔ１未満に加熱されるが溶融するまでいかない。すなわち、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の単位空間に存在する造形材料は、温められる。一方、第３、第４、第７及び第８の単位空間には、強度ＩＯＮ１の２倍の強度を有する±１次光Ｌ３２ｂが導かれる。その結果、第３、第４、第７及び第８の単位空間に存在する造形材料は、第１温度Ｔ１未満に加熱されるが溶融するまでいかない。すなわち、第３、第４、第７及び第８の単位空間に存在する造形材料は、温められる。

第２光学系５０は、±１次光Ｌ３２ｂを拡散又は拡大して、第２領域に導く光学系を含むことが好ましい。具体的には、第１プリズム５１の出射面は、拡散部を有する。拡散部は、例えば、レンチキュラーレンズである。なお、第１プリズム５１の出射面は、±１次光Ｌ３２ｂを、Ｙ方向に拡散し、好ましくはＹ方向とＸ方向との両方に拡散する。

また、第２領域は、第１領域より広いことが好ましい。第２領域は、例えば、第（ｔ＋１）列のＳ個の単位空間と、第（ｔ＋２）列のＳ個の単位空間と、第（ｔ＋３）列のＳ個の単位空間とを含む。

続けて、図１１Ａ〜図１１Ｃを参照して、±１次光Ｌ３２ｂの強度分布を詳細に説明する。図１１Ａは、第（ｔ＋３）列において、所定方向Ｄ１における±１次光Ｌ３２ｂの強度分布の他の一例を示す図である。図１１Ｂは、第（ｔ＋２）列において、所定方向Ｄ１における±１次光Ｌ３２ｂの強度分布の他の一例を示す図である。図１１Ｃは、第（ｔ＋１）列において、所定方向Ｄ１における±１次光Ｌ３２ｂの強度分布の他の一例を示す図である。図１１Ａ〜図１１Ｃにおいて、縦軸は強度を示し、横軸は所定方向Ｄ１における所定造形空間ＳＰの位置を示す。

図１１Ａに示すように、第（ｔ＋３）列において、所定方向Ｄ１には複数の単位空間が第１の単位空間から順に並んでいる。第１から第１０の単位空間には、強度ＩＯＮ１の２倍と強度ＩＯＦＦ１の２倍との強度分布を有する±１次光Ｌ３２ｂの内の一部の光が導かれる。具体的には、±１次光Ｌ３２ｂの内のＸ方向に拡散された拡散光が導かれる。その結果、第１から第１０の単位空間に存在する造形材料は、第１温度Ｔ１未満に温められる。

図１１Ｃに示すように、第（ｔ＋１）列において、所定方向Ｄ１には複数の単位空間が第１の単位空間から順に並んでいる。第１から第１０の単位空間には、強度ＩＯＮ１の２倍と強度ＩＯＦＦ１の２倍との強度分布を有する±１次光Ｌ３２ｂの内の一部の光が導かれる。具体的には、±１次光Ｌ３２ｂの内の−Ｘ方向に拡散された拡散光が導かれる。その結果、第１から第１０の単位空間に存在する造形材料は、第１温度Ｔ１未満に温められる。

図１１Ｂに示すように、第（ｔ＋２）列において、所定方向Ｄ１には複数の単位空間が第１の単位空間から順に並んでいる。第１から第１０の単位空間には、強度ＩＯＮ１の２倍と強度ＩＯＦＦ１の２倍との強度分布を有する±１次光Ｌ３２ｂの内の一部の光が導かれる。具体的には、±１次光Ｌ３２ｂの内、図１１Ａ及び図１１Ｃに示す拡散光が除外され、Ｙ方向に拡散された拡散光が導かれる。その結果、第１から第１０の単位空間に存在する造形材料は、第１温度Ｔ１未満に温められる。

以上のように、実施形態１によれば、第２光学系５０は、±１次光Ｌ３２ｂを拡散又は拡大して、第２領域に導く光学系を含む。その結果、０次光Ｌ３２ａを照射する前に、単位空間を第１温度Ｔ１以上に加熱することなく、複数の単位空間を略均一に温めることができる。

続けて、図１２及び図１３を参照して、造形データに基づいて作成された０次光Ｌ３２ａ及び±１次光Ｌ３２ｂの強度分布の他の一例を詳細に説明する。図１２は、所定方向Ｄ１における０次光Ｌ３２ａの強度分布の他の一例を示す図である。図１３は、図１２に示す０次光Ｌ３２ａが作成された際の所定方向Ｄ１における±１次光Ｌ３２ｂの強度分布の他の一例を示す図である。図１２及び図１３において、縦軸は強度を示し、横軸は所定方向Ｄ１における所定造形空間ＳＰの位置を示す。

図１２に示すように、第ｔ列において、所定方向Ｄ１には複数の単位空間が第１の単位空間から順に並んでいる。第１から第１０の単位空間には、強度ＩＯＦＦ０を有する０次光Ｌ３２ａが導かれる。その結果、第１から第１０の単位空間に存在する造形材料は、第１温度Ｔ１未満に加熱され溶融しない。すなわち、図１２は、第１領域の全ての単位空間で造形材料が溶融しない場合の０次光Ｌ３２ａの強度分布を示す。

図１３に示すように、第（ｔ＋２）列において、所定方向Ｄ１には複数の単位空間が第１の単位空間から順に並んでいる。第１から第１０の単位空間には、強度ＩＯＦＦ１の２倍の強度を有する±１次光Ｌ３２ｂが導かれる。その結果、第１から第１０の単位空間に存在する造形材料は、第１温度Ｔ１未満に加熱され溶融するまでいかない。ただし、図１１Ｂに示す強度分布を有する±１次光Ｌ３２ｂが導かれた場合と比較すると、第１から第１０の単位空間に存在する造形材料は、高い温度に加熱される。

ここで、図１４及び図１５を参照して、単位空間に照射される±１次光Ｌ３２ｂの強度と、単位空間の温度との関係を詳細に説明する。図１４は、図１１Ｂに示す強度分布を有する±１次光Ｌ３２ｂが照射された単位空間の温度変化の一例を示す図である。図１５は、図１３に示す強度分布を有する±１次光Ｌ３２ｂが照射された単位空間の温度変化の一例を示す図である。図１４及び図１５において、縦軸は温度を示し、横軸は時間を示す。

図１４に示すように、強度ＩＯＮ１の２倍の強度を有する±１次光Ｌ３２ｂが照射された単位空間の温度は、第３温度Ｔ３まで上昇し、時間ｔ２後に、第４温度Ｔ４になる。

一方、図１５に示すように、強度ＩＯＦＦ１の２倍の強度を有する±１次光Ｌ３２ｂが照射された単位空間の温度は、第２温度Ｔ２まで上昇し、時間ｔ２後に、第４温度Ｔ４になる。第２温度Ｔ２は、第１温度Ｔ１より低く、第３温度Ｔ３より高い。時間ｔ３は、時間ｔ２より長い。

変更部６０は、第２光学系５０から出射されるｎ次光の進行方向を変更する。具体的には、変更部６０は、第２光学系５０から出射される±１次光Ｌ３２ｂの進行方向を変更する。詳細には、第１プリズム５１及び第２プリズム５２の各々は、回動する。

その結果、ＬＰＬＶ１４からの±１次光Ｌ３２ｂは、第１プリズム５１の入射面に、様々な入射角θ１で入射する。

続けて、図１６を参照して、±１次光Ｌ３２ｂの照射位置を詳細に説明する。図１６は、ずれ量ｘと入射角θ１との関係を示す図である。なお、図１６は、焦点距離ｆ＝１００ｍｍ、プリズム頂角α＝１０ｄｅｇであり、第１プリズム５１の材料が合成石英である場合を示す。図１６において、縦軸はずれ量ｘを示し、横軸は入射角θ１を示す。図１６に示すように、入射角θ１が大きくなればするほど、ずれ量ｘも大きくなっていく。例えば、入射角θ１＝７ｄｅｇである場合、ずれ量ｘ＝７．９ｍｍである。入射角θ１＝７０ｄｅｇである場合、ずれ量ｘ＝２２．７ｍｍである。

変調制御部２０Ａは、所定形状に応じて、第１領域と第２領域との間の距離を調整するように、変更部６０を制御する。具体的には、変調制御部２０Ａは、所定形状に応じて、光変調器１４を制御するとともに、第１プリズム５１及び第２プリズム５２の各々の角度を制御する。その結果、第１領域と第２領域との間の距離が調整される。詳細には、図１０に示す強度分布を有する±１次光Ｌ３２ｂが照射される場合、第１領域と第２領域との間の距離を短くする。具体的には、第１領域は、第ｔ列のＳ個の単位空間である。また、第２領域は、例えば、第（ｔ＋２）列のＳ個の単位空間である。その結果、第２領域で±１次光Ｌ３２ｂが照射された時間から時間ｔ２後の造形材料に、第１領域で０次光Ｌ３２ａを照射する。一方、図１３に示す強度分布を有する±１次光Ｌ３２ｂが照射される場合、第１領域と第２領域との間の距離を長くする。具体的には、第２領域は、第ｔ列のＳ個の単位空間である。第２領域は、例えば、第（ｔ＋４）列のＳ個の単位空間である。その結果、第２領域で±１次光Ｌ３２ｂが照射された時間から時間ｔ３後の造形材料に、第１領域で０次光Ｌ３２ａを照射する。

以上のように、実施形態１によれば、変調制御部２０Ａは、所定形状に応じて、第１領域と第２領域との間の距離を調整するように、変更部６０を制御する。その結果、全ての造形材料は、０次光Ｌ３２ａが照射される前に、第４温度Ｔ４に加熱される。その結果、所望の所定形状の三次元造形物を精度よく製造できる。

また、走査機構１９は、ビームＬ３２を往復方向で走査することが好ましい。変調制御部２０Ａは、変更部６０を制御する。詳細には、ビームＬ３２をＸ方向で走査する場合、第２光学系５０は、第１領域のＸ方向側に位置する第２領域に±１次光Ｌ３２ｂを導く。一方、ビームＬ３２を−Ｘ方向で走査する場合、第２光学系５０は、第１領域の−Ｘ方向側に位置する第２領域に±１次光Ｌ３２ｂを導く。

＜実施形態２＞
次に、図１７を参照して、実施形態２に係る三次元造形装置１００について説明する。図１７は、実施形態２の三次元造形装置１００の他の一例を示す図である。実施形態２では、供給機構１６は、テーブル１６Ｃを備える点で実施形態１と相違する。

図１７に示すように、供給機構１６は、テーブル１６Ｃを備える。テーブル１６Ｃは、Ｘ軸方向に移動する。具体的には、テーブル１６Ｃの上面に、造形材料層を形成して、テーブル１６ＣがＸ軸方向に移動して、テーブル１６Ｃの上面におけるビームＬ３２が照射される領域が位置決めされる。なお、テーブル１６Ｃは、Ｙ軸方向に移動可能であってもよい。

また、供給機構１６又はテーブル１６Ｃ上に梁部材を設け、ビーム照射部４０をＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動させる構成としてもよい。更に、テーブル１６Ｃを移動させる構成と、ガルバノミラーを用いる構成と、ビーム照射部４０を移動させる構成とを組み合わせてもよい。

＜実施形態３＞
次に、図１８及び図１９を参照して、実施形態２に係る三次元造形装置１００について説明する。図１８は、光変調器１４を示す平面図である。また、図１９は、光変調器１４の一部を示す拡大斜視図である。実施形態３では、所定方向Ｄ１に並んだ複数の単位空間に対してビームＬ３２を同時に導く光変調器１４として、ＧＬＶを備える点で実施形態１と相違する。

図１８及び図１９に示すように、光変調器１４は、基台２と、光変調素子群４とを有する。基台２の上面は、共通電極３を有する。

光変調素子群４は、複数の可動リボン１ａ及び複数の固定リボン１ｂを有する。複数の固定リボン１ｂの下面は、共通電極３の上面と所定距離を空けて、基台２に対して固定される。固定リボン１ｂの上面には固定反射面が設けられる。複数の可動リボン１ａの下面は、共通電極３の上面と所定距離を空けて、基台２に対して、可動反射面に垂直な方向に移動可能である。可動リボン１ａの上面には可動反射面が設けられている。複数の可動リボン１ａ及び複数の固定リボン１ｂは、所定方向Ｄ１に交互に平行に配列形成される。

そして、光変調器１４では、１本の可動リボン１ａと１本の固定リボン１ｂとを格子要素とすると、例えば、隣接する４個の格子要素の集合が１つの単位空間に対応する変調素子となる。

変調制御部２０Ａは、可動リボン１ａと共通電極３との間に電圧（電位差）を与えることにより、可動リボン１ａを共通電極３側に変位させる。詳細には、変調制御部２０Ａは、１本の可動リボン１ａごとに電圧を印加する。更に、変調制御部２０Ａは、可動リボン１ａに印加する電圧を調整することで、可動リボン１ａの変位量を調整する。

以上、図面（図１〜図１９）を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（１）図１〜図１９を参照して説明したように、実施形態１では、回折光の内の０次光Ｌ３２ａは第１領域に導かれ、±１次光Ｌ３２ｂは第２領域に導かれたが、本発明はこれに限定されない。回折光の内の±１次光Ｌ３２ｂは第１領域に導かれ、０次光Ｌ３２ａは第２領域に導かれてもよい。また、±２次光が第２領域に導かれてもよい。更に、±１次光Ｌ３２ｂと±２次光とが第２領域に導かれてもよい。

（２）図１〜図１９を参照して説明したように、実施形態１では、走査機構１９は、第２領域で±１次光Ｌ３２ｂが照射された後の造形材料に、第１領域で０次光Ｌ３２ａを照射したが、本発明はこれに限定されない。走査機構１９は、第１領域で０次光Ｌ３２ａが照射された後の造形材料に、第２領域で±１次光Ｌ３２ｂを照射してもよい。その結果、０次光Ｌ３２ａで第１温度Ｔ１以上に加熱された造形材料は、±１次光Ｌ３２ｂで更に加熱される。

本発明は、光照射装置、三次元造形装置及び三次元造形方法に好適に用いられる。

１０ レーザ光源
１１ 照明光学系
１４ 光変調器
１６ 供給機構
１８ 投影光学系（第１光学系）
１９ 走査機構
１９ｂ ガルバノミラー
２０ 制御装置
２１ 照射制御部
４０ ビーム照射部（光照射装置）
５０ 第２光学系
１００ 製造装置
Ｌ３０ レーザ光
Ｌ３１ ラインビーム
Ｌ３２ ビーム

Claims (8)

1. 三次元造形物を製造するための造形材料に対して所定形状に応じて変調された光を照射する光照射装置であって、
   光を出射する光源と、
   前記光を回折光に変調する光変調器と、
   前記光源からの前記光を前記光変調器に導く照明光学系と、
   前記回折光の内、前記所定形状に応じて変調されたｍ次光を前記造形材料上の第１領域に導く第１光学系と、
   前記回折光の内の前記ｍ次光とは異なるｎ次光を前記造形材料上の前記第１領域とは異なる第２領域に導く第２光学系と
   を備える、光照射装置。
2. 前記ｍ次光は、０次光であり、
   前記ｎ次光は、１次光を含み、
   前記１次光を前記第２領域にある前記造形材料に照射して、当該造形材料を第１温度未満に加熱するとともに、前記０次光を前記第１領域にある前記造形材料に照射して、当該造形材料を前記第１温度以上に加熱する、請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記第２光学系は、前記ｎ次光を拡散又は拡大して、前記第２領域に導く光学系を含む、請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記第２光学系は、前記第１光学系中に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光照射装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光照射装置と、
   前記所定形状に応じて前記光変調器を制御する制御部と
   を備える、三次元造形装置。
6. 前記第２領域で前記ｎ次光が照射された後の前記造形材料に、前記第１領域で前記ｍ次光を照射する走査部を更に備える、請求項５に記載の三次元造形装置。
7. 前記第２光学系から出射される前記ｎ次光の進行方向を変更する変更部を更に備え、
   前記制御部は、前記所定形状に応じて、前記第１領域と前記第２領域との間の距離を調整するように、前記変更部を制御する、請求項６に記載の三次元造形装置。
8. 三次元造形物を製造するための造形材料に対して所定形状に応じて変調された光を照射する三次元造形方法であって、
   光源からの光を光変調器に導く照明工程と、
   前記光を回折光に変調する変調工程と、
   前記回折光の内、前記所定形状に応じて変調されたｍ次光を、前記造形材料上の第１領域に導く第１工程と、
   前記回折光の内の前記ｍ次光とは異なるｎ次光を、前記造形材料上の前記第１領域とは異なる第２領域に導く第２工程と
   を含む、三次元造形方法。

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