WO2020202897A1 - 光照射装置、光照射方法、光照射装置の動作方法、及びプログラム - Google Patents
光照射装置、光照射方法、光照射装置の動作方法、及びプログラム Download PDFInfo
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Definitions
- the technology of the present disclosure relates to a light irradiation device, a light irradiation method, an operation method of the light irradiation device, and a program.
- Patent Document 1 discloses a resin curing method for exposing and curing a applied photocurable resin.
- the irradiation light for exposure is limited by a mask so that the area to be exposed to the photocurable resin is smaller than the planned curing area of the photocurable resin, and the exposure is performed.
- the region is moved relative to the photocurable resin, and the planned curing area of the photocurable resin is scanned once.
- Patent Document 2 a filter having different transmittances between the central portion and the peripheral portion is inserted between the ultraviolet light source and the optical element to generate an intensity distribution of the irradiation light, whereby the central portion and the peripheral portion in the resin layer are generated.
- a method for making the illuminance distribution uniform is disclosed.
- the liquid crystal panel is arranged between the ultraviolet light source and the optical element, and the in-plane distribution of the irradiation time is generated by controlling the transmission time and the shading time of the liquid crystal panel, and the central portion in the resin layer.
- a method for making the final curing time between the and the peripheral portion uniform is disclosed.
- One embodiment according to the technique of the present disclosure is a photocurable resin due to the curing rate of the photocurable resin as compared with the case where the photocurable resin is irradiated with light without considering the curing characteristics of the photocurable resin.
- a light irradiation device a light irradiation method, and a program capable of reducing the distortion that occurs.
- the first aspect according to the technique of the present disclosure is a light irradiation device including an irradiation unit that irradiates a photocurable resin with light and a change unit that changes the intensity of light, and the irradiation unit is light.
- the irradiation unit is light.
- radicals are generated from the photocurable resin, and before the polymerization reaction of the radicals is stopped, the photocurable resin is irradiated with light in an overlapping manner.
- This is a light irradiation device that changes the intensity of light irradiated by the irradiation unit for each of the plurality of divided regions obtained by dividing the light for each divided region.
- a second aspect according to the technique of the present disclosure is a light irradiation device including an irradiation unit that irradiates a photocurable resin with light and a change unit that changes the intensity of light, and the irradiation unit is light.
- the irradiation unit is light.
- radicals are generated from the photocurable resin, and during the growth of the radicals, the photocurable resin is irradiated with light in an overlapping manner, and the photocurable resin is classified in the changed portion.
- This is a light irradiation device that changes the intensity of light irradiated by the irradiation unit for each of the plurality of divided regions obtained by the above.
- the third aspect according to the technique of the present disclosure is that the irradiation unit is a light irradiation device according to the first aspect or the second aspect of scanning light with respect to the photocurable resin.
- the photocurable resin can be cured along the scanning line of light.
- a fourth aspect according to the technique of the present disclosure is any one of the first to third aspects in which the irradiation unit irradiates the photocurable resin with light before reaching the life of the radical. It is a light irradiation device according to. As a result, the radicals generated by irradiating the photocurable resin with light are superimposed on the photocurable resin, as compared with the case where the photocurable resin is irradiated with light after reaching the life of the radicals. It is possible to reduce the influence of the emitted light.
- a fifth aspect according to the technique of the present disclosure is a light irradiation device in which the irradiation unit irradiates the entire region of the photocurable resin with light.
- a sixth aspect according to the technique of the present disclosure further includes a reception unit that receives distribution information indicating the distribution of the intensity of light applied to the photocurable resin, and the modification unit is the distribution information received by the reception unit.
- the light irradiation device according to any one of the first to fifth aspects, in which the intensity of light is changed according to the above.
- the photocurable resin can be irradiated with light at a changed intensity according to the distributed distribution information whose contents have been updated.
- the seventh aspect according to the technique of the present disclosure is given to the optical element, and the distribution is the light irradiation device according to the sixth aspect determined according to the optical characteristics of the optical element.
- the strain generated in the photocurable resin due to the curing rate of the photocurable resin can be reduced with high accuracy as compared with the case where the distribution is determined regardless of the optical characteristics of the optical element.
- the photocurable resin is interposed between the support member on which the optical element is supported and the optical element, and the distribution is the optical characteristics of the optical element and the support member. It is a light irradiation device according to a seventh aspect defined according to optical characteristics. As a result, the strain generated in the photocurable resin due to the curing rate of the photocurable resin is more accurately determined than in the case where the distribution is determined regardless of the optical characteristics of the optical element and the optical characteristics of the support member. It can be reduced.
- a ninth aspect according to the technique of the present disclosure is a light irradiation device according to a seventh aspect or an eighth aspect in which the optical element is a lens.
- a tenth aspect according to the technique of the present disclosure is a light irradiation device according to any one of the first to ninth aspects in which the photocurable resin is an ultraviolet curable resin.
- the photocurable resin is an ultraviolet curable resin.
- An eleventh aspect according to the technique of the present disclosure is a light irradiation method including an irradiation step of irradiating a photocurable resin with light and a change step of changing the intensity of light, wherein the irradiation step is light.
- the irradiation step is light.
- radicals are generated from the photocurable resin, and before the polymerization reaction of the radicals is stopped, the photocurable resin is irradiated with light in an overlapping manner.
- This is a light irradiation method in which the intensity of light irradiated by the irradiation step is changed for each of the divided regions for each of the plurality of divided regions obtained by the division.
- a twelfth aspect according to the technique of the present disclosure is a light irradiation method including an irradiation step of irradiating a photocurable resin with light and a change step of changing the intensity of light, wherein the irradiation step is light.
- the irradiation step is light.
- radicals are generated from the photocurable resin, and during the growth of the radicals, the photocurable resin is irradiated with light in an overlapping manner, and the change step is to classify the photocurable resin.
- This is a light irradiation method in which the intensity of light irradiated by the irradiation step on each of the plurality of divided regions obtained is changed for each divided region.
- the thirteenth aspect according to the technique of the present disclosure is a program for causing the computer to function as a modification part included in the light irradiation device according to any one of the first to tenth aspects.
- a fourteenth aspect according to the technique of the present disclosure includes an irradiation unit comprising a photomodulator for modulating light emitted from a light source and irradiating the photocurable resin with light emitted from the light source via the photomodulator. It is a light irradiation device including a control unit that distributes the irradiation energy of light directed to the photocurable resin in multiple stages of three or more stages by controlling the photomodulator.
- the light modulation element is a reflection direction changing element having a plurality of reflecting members capable of changing the direction of reflection of light emitted from the light source, or light emitted from the light source. It is a transmittance changing element having a plurality of light transmittance changing regions capable of changing the transmittance, and the irradiation unit photocures the light emitted from the light source through a plurality of reflecting members or a plurality of light transmittance changing regions.
- the light irradiation device which irradiates the resin and controls the direction of light reflection by the reflecting member or the control of changing the transmittance of the light transmittance changing region.
- the sixteenth aspect according to the technique of the present disclosure is the light irradiation apparatus according to the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, which is the control in which the distribution of the irradiation energy is set according to the characteristics of the photocurable resin.
- the irradiation unit has a projection optical system that projects modulated light onto a photocurable resin, and the control is a distribution of irradiation energy according to the characteristics of the projection optical system.
- the light irradiation device according to any one of the fourteenth to sixteenth aspects of the control.
- the eighteenth aspect according to the technique of the present disclosure is the fourteenth aspect in which the photocurable resin is applied to the optical element, and the control is a control in which the irradiation energy is distributed according to the optical characteristics of the optical element. It is a light irradiation apparatus which concerns on any one aspect of 17th aspect.
- the strain generated in the entire region of the photocurable resin due to the curing rate of the photocurable resin can be reduced as compared with the case where the photocurable resin is irradiated with light without considering the curing characteristics of the photocurable resin. Can be done.
- the photocurable resin is interposed between the support member supporting the optical element and the optical element, and the control is performed on the optical characteristics of the optical element and the support member. It is a light irradiation apparatus according to an eighteenth aspect which is a control which makes a distribution according to an optical characteristic.
- a twentieth aspect according to the technique of the present disclosure is that the optical element is a light irradiation device according to the eighteenth aspect or the nineteenth aspect of being a lens.
- a twenty-first aspect according to the technique of the present disclosure is a fourteenth aspect in which when the photocurable resin has a uniform thickness, the control is a control for making the distribution of the irradiation energy of the light irradiated to the photocurable resin uniform. It is a light irradiation apparatus which concerns on any one aspect of 20th aspect.
- the 22nd aspect according to the technique of the present disclosure is from the 15th aspect in which the plurality of reflective members or the plurality of light transmittance changing regions are arranged in a plane, and the 16th aspect quoting the 15th aspect.
- the light irradiation device according to any one of the 21st aspects.
- control unit performs correction control for changing the irradiation energy according to a change with time of at least one of the light source and the light modulation element, from the 14th aspect to the 22nd aspect.
- the light irradiation device according to any one aspect.
- a twenty-fourth aspect according to the technique of the present disclosure includes a light detection unit that detects the amount of light reflected by a reflecting member or light transmitted through a light transmittance changing region, and the control unit is a detection result of the light detection unit.
- the light irradiation device according to the 23rd aspect which cites the 15th aspect of performing correction control according to the above.
- the light detection unit is arranged in a direction different from that of the photocurable resin when viewed from the reflective member, and the control unit is when the light detection unit detects the amount of light.
- the light irradiation device which controls the light emitted from the light source to be reflected by the reflecting member toward the light detection unit.
- the reflection direction changing element is a MEMS, a 15th aspect, a 16th aspect to a 21st aspect quoting the 15th aspect, and a 22nd aspect to the 25th aspect. It is a light irradiation apparatus which concerns on any one aspect.
- the MEMS is a light irradiation device according to the 26th aspect of the DMD.
- the 28th aspect according to the technique of the present disclosure is any one of the 14th to 27th aspects in which the irradiation time per irradiation is set to a time shorter than the radical life of the photocurable resin. It is a light irradiation device according to an aspect.
- the control unit generates radicals from the photocurable resin by irradiating the photocurable resin with light from the irradiation unit via the photomodulator, and the radical polymerization reaction occurs.
- the light irradiation device according to any one of the 14th to 27th aspects, which controls the photocurable resin to be irradiated with light in an overlapping manner before stopping.
- the control unit generates a radical from the photocurable resin by irradiating the photocurable resin with light from the irradiation unit via the photomodulator, and during the growth of the radical.
- the light irradiation device according to any one of the 14th to 27th aspects, which controls the photocurable resin to be irradiated with light in an overlapping manner.
- control unit generates radicals from the photocurable resin by irradiating the photocurable resin with light from the irradiation unit via the photomodulator, and reaches the life of the radicals.
- the light irradiation apparatus according to any one of the fourteenth to thirty aspects, which controls the photocurable resin to be irradiated with light in an overlapping manner.
- the irradiation unit irradiates the entire region of the photocurable resin with light in a planar manner, according to any one of the 14th to 31st aspects. It is an irradiation device.
- the 33rd aspect according to the technique of the present disclosure further includes a reception unit that receives distribution information indicating the distribution of irradiation energy with respect to the photocurable resin, and the control unit changes the irradiation energy according to the distribution information received by the reception unit.
- the light irradiation device according to any one of the 14th to 32nd aspects.
- a thirty-fourth aspect according to the technique of the present disclosure is a light irradiation device according to any one of the fourteenth to thirty-third aspects, wherein the light is UV light and the photocurable resin is an ultraviolet curable resin. Is.
- a thirty-fifth aspect according to the technique of the present disclosure is an operation method of a light irradiation device including a light modulation element that modulates the light emitted from the light source, and the light emitted from the light source is transmitted through the light modulation element.
- An operation method of the light irradiation device including an irradiation step of irradiating the photocurable resin and a control step of distributing the irradiation energy of light directed to the photocurable resin in three or more stages by controlling the photomodulator. Is.
- the 36th aspect according to the technique of the present disclosure is a program for causing the computer to function as a control unit included in the light irradiation device according to any one of the 14th to 34th aspects.
- a 37th aspect according to the technique of the present disclosure is a light irradiation device including an irradiation unit that irradiates a photocurable resin with light and a processor that changes the intensity of light, and the irradiation unit is photocured.
- the resin with light radicals are generated from the photo-curing resin, and before the polymerization reaction of the radicals is stopped, the photo-curing resin is irradiated with light in an overlapping manner.
- This is a light irradiation device that changes the intensity of light irradiated by the irradiation unit for each of the plurality of divided regions obtained by the above.
- a 38th aspect according to the technique of the present disclosure includes an irradiation unit including a photomodulator for modulating the light emitted from the light source and irradiating the photocurable resin with the light emitted from the light source via the photomodulator. It is a light irradiation device including a processor that distributes the irradiation energy of light toward the photocurable resin in multiple stages of three or more stages by controlling the photomodulator.
- FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of a mode in which the mirror surface of the micromirror shown in FIG. 14 is selectively displaced into a first tilted state and a second tilted state.
- FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of the relationship between a pulse signal having a wider pulse width than the example shown in FIG. 19B and a radical concentration. It is a schematic block diagram which shows an example of the structure of the irradiation energy change table used in the light irradiation apparatus which concerns on 2nd Embodiment. It is a conceptual diagram which shows an example of the illuminance distribution of each part. It is a flowchart which shows an example of the flow of the UV light irradiation processing which concerns on 2nd Embodiment. There is a flowchart showing an example of the flow of correction control according to the second embodiment.
- CPU refers to the abbreviation of "Central Processing Unit”.
- RAM is an abbreviation for "Random Access Memory”.
- ROM is an abbreviation for "Read Only Memory”.
- ASIC refers to the abbreviation of "Application Special Integrated Circuit”.
- PLD refers to the abbreviation of "Programmable Logical Device”.
- FPGA refers to the abbreviation of "Field-Programmable Gate Array”.
- AFE refers to the abbreviation of "Analog Front End”.
- DSP refers to the abbreviation of "Digital Signal Processor”.
- SoC refers to the abbreviation of "System-on-a-chip”.
- SSD refers to the abbreviation of "Solid State Drive”.
- DVD-ROM is an abbreviation for "Digital York Disc Read Only Memory”.
- USB refers to the abbreviation of "Universal Serial Bus”.
- HDD refers to the abbreviation of "Hard Disk Drive”.
- EEPROM refers to the abbreviation of "Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory”.
- EL refers to the abbreviation for "Electro-Luminescence”.
- I / F refers to the abbreviation of "Interface”.
- UI refers to the abbreviation of "User Interface”.
- I / O refers to the abbreviation of "Input Output Interface”.
- UV refers to the abbreviation for “Ultra Violet”.
- 3D refers to the abbreviation of "3 Dimensions”.
- MEMS refers to the abbreviation for “Micro Electro Mechanical Systems”.
- LED refers to the abbreviation of “Light Emitting Diode”.
- PWM refers to the abbreviation of "Pulse Width Modulation”.
- parallel means parallelism in the sense of including an error generally allowed in the technical field to which the technique of the present disclosure belongs, in addition to perfect parallelism.
- vertical refers to vertical in the sense of including an error generally allowed in the technical field to which the technology of the present disclosure belongs, in addition to the complete vertical.
- horizontal refers to horizontal in the sense of including an error generally allowed in the technical field to which the technology of the present disclosure belongs, in addition to perfect horizontal.
- orthogonality refers to orthogonality in the sense of including an error generally allowed in the technical field to which the technology of the present disclosure belongs, in addition to perfect orthogonality.
- constant refers to constant in the sense of including an error generally allowed in the technical field to which the technology of the present disclosure belongs, in addition to complete constant.
- equivalent refers to equivalent in a sense including an error generally allowed in the technical field to which the technology of the present disclosure belongs, in addition to perfect equivalent.
- uniformity refers to an error generally allowed in the technical field to which the technology of the present disclosure belongs, for example, an error of ⁇ number (single digit)%, for example, an error of less than ⁇ 5%. ..
- the light irradiation device 10 is a device that irradiates an ultraviolet curable resin 12 with an ultraviolet laser (hereinafter, simply referred to as “laser”).
- the ultraviolet curable resin 12 is a photocurable resin having a curing agent that generates radicals in response to ultraviolet rays.
- the laser is an example of "light" according to the technique of the present disclosure.
- the ultraviolet curable resin 12 is an example of a photocurable resin according to the technique of the present disclosure, and is attached to the lens 16. In the example shown in FIG. 1, the ultraviolet curable resin 12 is applied to one side 16A of the lens 16.
- the lens 16 is an example of an "optical element" according to the technique of the present disclosure, and is housed in a support member 14.
- An example of the support member 14 is a mold.
- the support member 14 is a lower die, and in the example shown in FIG. 1, the support member 14 of the upper body from which the upper die has been removed is shown.
- a housing surface 14A is formed in the support member 14, and one side 16A side of the lens 16 is housed.
- the accommodating surface 14A is formed in a shape corresponding to the shape of one side 16A of the lens 16. That is, in the example shown in FIG. 1, since the lens 16 is a positive lens (convex lens), the accommodating surface 14A is formed in a concave shape corresponding to the convex shape of one side 16A.
- the ultraviolet curable resin 12 is interposed between the support member 14 and the lens 16. Specifically, the ultraviolet curable resin 12 is interposed between one side 16A and the accommodating surface 14A.
- the ultraviolet curable resin 12 Since the ultraviolet curable resin 12 is interposed between the one side 16A and the accommodating surface 14A, the shape of the accommodating surface 14A is copied to the ultraviolet curable resin 12, and the ultraviolet curable resin 12 is cured, for example, one side 16A.
- an aspherical light transmitting layer is formed by the ultraviolet curable resin 12.
- the "light transmitting layer” refers to a layer that transmits visible light.
- a layer that transmits visible light is exemplified as an example of a light transmitting layer, but the technique of the present disclosure is not limited to this, and a layer that transmits light in another wavelength range such as UV light may be used. ..
- the light irradiation device 10 includes an irradiation unit 18.
- the irradiation unit 18 irradiates the ultraviolet curable resin 12 with a laser.
- the irradiation unit 18 includes a light source 20, an optical system 22, and a scanner mirror 24.
- the light source 20 is a laser device and emits a laser to the optical system 22.
- An example of the light source 20 is a semiconductor laser device.
- the optical system 22 is, for example, an optical system having a plurality of lenses, and guides a laser incident from a light source 20 to a scanner mirror 24.
- a galvano mirror is adopted as an example of the scanner mirror 24.
- the scanner mirror 24 includes a first galvano mirror 24A and a second galvano mirror 24B.
- the first galvano mirror 24A reflects the laser guided from the optical system 22 toward the second galvano mirror 24B and turns in the X direction to mainly scan the laser. Further, the second galvanometer mirror 24B reflects the laser reflected by the second galvanometer mirror 24B toward the lens 16 and changes the direction in the Y direction to subscan the laser.
- the X and Y directions intersect each other. In the embodiment of the present disclosure, the X direction refers to, for example, the direction corresponding to the row direction (see FIG. 4) described later, and the Y direction refers to, for example, the direction corresponding to the column direction (see FIG. 4) described later. Point to.
- the scanner mirror 24 irradiates the ultraviolet curable resin 12 through the lens 16 by reflecting the laser guided from the optical system 22 toward the lens 16.
- the laser scans in the direction of the dashed arrow shown in FIG. 1 as an example.
- “scanning” refers to laser irradiation performed linearly.
- the "scanning” may be a curved laser irradiation.
- the concentric pattern may be scanned while moving in the radial direction by changing the phase difference between the X direction and the Y direction.
- this scan is generally called a vector scan as opposed to a raster scan which is a linear scan.
- a galvano mirror is described as an example of the scanner mirror 24, but a MEMS mirror may be used as the scanner mirror 24.
- a single device can scan in two axes (X and Y directions).
- a resonant mirror may be used as the scanner mirror 24. Similar to the galvano mirror, the resonant mirror performs a single-axis scan with a single device, so a pair of devices (for example, an X-direction scan device and a Y-direction scan device) can scan two axes. By doing so, surface scanning is realized.
- the DMD which is an example of the MEMS mirror, will be described in the second embodiment.
- the light source 20, the optical system 22, and the scanner mirror 24 are arranged so that the laser reflected by the scanner mirror 24 collects light on the contact surface between the one side 16A and the ultraviolet curable resin 12. ing.
- the light irradiation device 10 includes a computer 30, a storage device 32, a UI device 34, a scanner driver 36, a light source driver 38, an external I / F40, and an I / O 42.
- the computer 30 includes a CPU 30A, a ROM 30B, and a RAM 30C.
- the CPU 30A, ROM 30B, and RAM 30C are connected to each other via a bus line 48.
- the CPU 30A reads various programs from the ROM 30B, and develops the read various programs in the RAM 30C.
- the CPU 30A controls the entire light irradiation device 10 according to various programs developed in the RAM 30C.
- the I / O 42 includes an input / output port (not shown), and the storage device 32, the UI device 34, the scanner driver 36, the light source driver 38, and the external I / F 40 are connected to the I / O 42 via the input / output port. It is connected.
- the I / O 42 is connected to the bus line 48, and the CPU 30A exchanges various information with the storage device 32, the UI device 34, the scanner driver 36, the light source driver 38, and the external I / F 40 via the I / O 42. I do.
- the storage device 32 is a non-volatile storage device such as an SSD, HDD, or EEPROM.
- the CPU 30A reads and writes various information to and from the storage device 32.
- the UI device 34 includes a display 34A and a reception device 34B.
- the display 34A displays an image or the like under the control of the CPU 30A.
- An example of the display 34A is a liquid crystal display.
- the display 34A may be another display such as an organic EL display instead of the liquid crystal display.
- the reception device 34B includes a touch panel, hard keys, and the like, and receives various instructions from the user, and the CPU 30A operates according to various instructions received by the reception device 34B.
- a touch panel, a hard key, and the like are illustrated as an example of the reception device 34B, but the technology of the present disclosure is not limited to this, and at least one of the touch panel, the hard key, the keyboard, and the mouse. It may be any device that accepts user's instructions.
- the scanner driver 36 is a device having an ASIC and is connected to the scanner mirror 24.
- the scanner driver 36 drives the scanner mirror 24 according to the instruction from the CPU 30A.
- the light source driver 38 is a device having an ASIC and is connected to the light source 20.
- the light source driver 38 drives the light source 20 to emit a laser from the light source 20, stops the emission of the laser, or changes the intensity of the laser according to an instruction from the CPU 30A.
- the light source driver 38 controls the timing of emitting the laser to the light source 20, the timing of stopping the emission of the laser, the change of the intensity of the laser, and the like according to the instruction from the CPU 30A.
- Scanning of the laser with respect to the ultraviolet curable resin 12 is realized by controlling the light source 20 by the light source driver 38 according to the instruction from the CPU 30A and changing the orientation of the scanner mirror 24 by the scanner driver 36 according to the instruction from the CPU 30A. ..
- the external I / F40 is a communication device having an FPGA.
- An external device such as a personal computer, a USB memory, an external SSD, an external HDD, an EEPROM, and a memory card is connected to the external I / F40.
- the external I / F40 controls the exchange of various information between the CPU 30A and the external device.
- the laser intensity table 32A is stored in the storage device 32.
- the laser intensity table 32A is received by the external I / F40, and the laser intensity table 32A received by the external I / F40 is stored in the storage device 32 by the CPU 30A.
- the laser intensity table 32A is an example of "distribution information" according to the technique of the present disclosure.
- the external I / F40 is an example of a "reception unit" according to the technology of the present disclosure.
- the laser irradiation program 30B1 is stored in the ROM 30B.
- the CPU 30A reads the laser irradiation program 30B1 from the ROM 30B, and deploys the read laser irradiation program 30B1 in the RAM 30C.
- the CPU 30A operates as the control unit 30A1 and the synchronization signal supply unit 30A2 by executing the laser irradiation program 30B1 developed in the RAM 30C.
- the control unit 30A1 is an example of the "change unit” according to the technique of the present disclosure, and changes the intensity of the laser. Specifically, the control unit 30A1 changes the laser intensity according to the laser intensity table 32A.
- the synchronization signal supply unit 30A2 generates a synchronization signal based on a reference clock (not shown), and supplies the generated synchronization signal to the control unit 30A1.
- the control unit 30A1 synchronizes the operation of the scanner driver 36 with the operation of the light source driver 38 according to the supplied synchronization signal by supplying the synchronization signal from the synchronization signal supply unit 30A2.
- the control unit 30A1 controls the scanner driver 36 by supplying a scanner control signal to the scanner driver 36, and controls the light source driver 38 by supplying a pulse signal to the light source driver 38.
- the supply of the scanner control signal to the scanner driver 36 and the supply of the pulse signal to the light source driver 38 are synchronized.
- the synchronization of the supply of the scanner control signal to the scanner driver 36 and the supply of the pulse signal to the light source driver 38 is realized by supplying the synchronization signal to the control unit 30A1.
- the light source driver 38 controls the light source 20 according to the pulse signal supplied from the control unit 30A1 to turn on / off the laser output.
- the pulse width is equal to or less than the laser irradiation time for each of the division regions described later.
- the light source 20 repeatedly irradiates the entire region (see FIG. 4) of the ultraviolet curable resin 12, which will be described later, with the laser.
- the change in the intensity of the laser is realized by changing the pulse width of the pulse signal by the control unit 30A1 for each division region described later. Specifically, as shown in FIG. 14, as an example, the duty ratio of the pulse signal is changed by the control unit 30A1 for each division region described later, so that the intensity of the laser for each division region is changed.
- the irradiation of the laser that is turned on and off according to the pulse signal is also referred to as "pulse irradiation".
- the scanner control signal is a signal indicating the direction of the scanner mirror 24, and the scanner driver 36 changes the direction of the scanner mirror 24 according to the scanner control signal supplied from the control unit 30A1.
- the laser emitted from the light source 20 is guided to the scanner mirror 24 by the optical system 22, it is reflected by the scanner mirror 24, and the direction of the scanner mirror 24 is changed so that the laser is scanned against the ultraviolet curable resin 12. ..
- a rectangular flat surface 50 is set by the control unit 30A1 with respect to the entire region of the ultraviolet curable resin 12 in a plan view with respect to one side 16A.
- the rectangular flat surface 50 refers to a rectangular flat surface that surrounds the entire region of the ultraviolet curable resin 12 in a plan view with respect to one side 16A.
- the entire region of the ultraviolet curable resin 12 is an example of the "specific region” and the "total region of the photocurable resin" according to the technique of the present disclosure.
- the entire region of the ultraviolet curable resin 12 refers to the entire region of the outer surface of the ultraviolet curable resin 12 in a plan view. That is, in the example shown in FIG.
- the entire region of the UV curable resin 12 is a region of the UV curable resin 12 facing the one side 16A side in a plan view with respect to the one side 16A, in other words, with respect to the one side 16A.
- the surface region of the ultraviolet curable resin 12 imparted In other words, the entire region of the ultraviolet curable resin 12 can be said to be a surface (exposed surface) exposed to the second galvano mirror 24B side via the lens 16.
- the scanner mirror 24 scans the laser with respect to the rectangular plane 50.
- the rectangular plane 50 is divided by the Nth row and the Nth column according to the beam diameter of the laser, and the position of each division region obtained by the division is specified by the row number and the column number. That is, when the position in the rectangular plane 50 can be specified by the two-dimensional coordinates, the row number corresponds to the X coordinate of the two-dimensional coordinates, and the column number corresponds to the Y coordinate of the two-dimensional coordinates.
- One division region is, for example, a region surrounded by a rectangular frame circumscribing the beam diameter of the laser.
- the ultraviolet curable resin 12 is divided by each division region of the rectangular plane 50 in a plan view, and each position of the plurality of division regions obtained by being divided by each division region of the rectangular plane 50 is Similar to each compartment area of the rectangular plane 50, it is specified by a row number and a column number.
- the "plurality of compartments” is an example of the “plurality of compartments” according to the technique of the present disclosure.
- each of the plurality of division regions obtained by dividing the ultraviolet curable resin 12 by each division region of the rectangular plane 50 is simply referred to as a "division region" or a "classification of the ultraviolet curable resin 12". Also called "area”.
- the laser is scanned row by row and column by column from the start point to the end point of the rectangular plane 50 by changing the orientation of the scanner mirror 24.
- the laser is primarily scanned in the row direction and subscanned in the column direction.
- the scanning path in the main scanning direction is on a straight line along the row direction from the first column to the Nth column, and the laser is scanned for each row from the first row to the Nth row.
- the light source 20 irradiates a laser corresponding to the pulse signal to the light source driver 38 each time a pulse signal is supplied to one division region in the rectangular plane 50. That is, by supplying a plurality of pulse signals to the light source driver 38, the laser is superimposed and irradiated on one division region in the rectangular plane 50.
- the pulse signal whose supply order is earlier is the starting pulse. It is called a signal, and a pulse signal whose supply order is later is called a late pulse signal.
- the "pair of pulse signals” is a pulse signal supplied to the light source driver 38 as a pulse signal for irradiating a laser on one divided region in the rectangular plane 50, and is supplied to the light source driver 38. Refers to two pulse signals whose order is adjacent in time. Further, in the following, for convenience of explanation, the laser irradiation realized by the light source driver 38 operating the light source 20 according to the supplied pulse signal is also referred to as "laser irradiation based on the pulse signal".
- the irradiation unit 18 irradiates the divided region with the laser according to the pulse signal from the start point to the end point of the rectangular plane 50 row by row and column by column, thereby causing the entire ultraviolet curable resin 12 to be irradiated.
- the laser is scanned over the area. That is, the entire region of the UV curable resin 12 is obtained by scanning the laser on the rectangular plane 50 defined as a region wider than the UV curable resin 12 from the start point to the end point existing outside the UV curable resin 12. The laser is also scanned against.
- the laser is scanned from the row to which the start point existing outside the UV curable resin 12 belongs to the row to which the end point existing outside the UV curable resin 12 belongs, so that the entire region of the UV curable resin 12 is covered.
- the laser is also scanned.
- the rectangular flat surface 50 is illustrated here, the region is not limited to this, and any shape can be used as long as it is wider than the ultraviolet curable resin 12 in a plan view and surrounds the ultraviolet curable resin 12. There may be.
- the laser intensity table 32A is distribution information showing the distribution of the intensity of the laser irradiated to the entire region of the ultraviolet curable resin 12.
- the row number, the column number, and the laser intensity are associated with each other.
- the row number and the column number are position identification information for specifying the position of all the division regions of the rectangular plane 50. That is, the position identification information also includes information for specifying the position of each of the plurality of divided regions of the ultraviolet curable resin 12. Intensity information indicating the intensity of the laser is associated with each of the position identification information.
- the intensity of the laser irradiated to each of the entire division regions of the rectangular plane 50 is defined for each division region.
- the intensity of the laser irradiated to each of the plurality of division regions of the ultraviolet curable resin 12 is defined for each division region. This is because the entire division region of the rectangular plane 50 also includes a plurality of division regions of the ultraviolet curable resin 12.
- the distribution of the laser intensity indicated by the intensity information on the laser intensity table 32A is such that when the laser is applied to the entire region of the ultraviolet curable resin 12, the entire region of the ultraviolet curable resin 12 is uniformly cured. , And / or computer simulation, it is derived in advance according to the optical characteristics of the support member 14 and the optical characteristics of the lens 16.
- the optical characteristics of the support member 14 diffuse reflection (diffuse reflection) that occurs when the laser is scanned with respect to the accommodating surface 14A and the periphery of the accommodating surface 14A can be mentioned.
- the accommodating surface 14A and the periphery of the accommodating surface 14A refer to, for example, the inside of the region of the support member 14 surrounded by the rectangular plane 50.
- examples of the optical characteristics of the lens 16 include refraction, reflection, absorption, scattering, and the like.
- the laser is pulse-irradiated to each position indicated by each position identification information. That is, when the time interval of irradiation of the laser irradiated to the position indicated by the position identification information is set to one cycle, the entire region of the ultraviolet curable resin 12 is targeted for each position indicated by each position identification information. Therefore, laser irradiation for a plurality of cycles is performed. In other words, the laser irradiation is repeatedly performed at each position indicated by each position identification information for the entire region of the ultraviolet curable resin 12. As a result, the laser is superimposed on each of the plurality of divided regions of the ultraviolet curable resin 12 on the entire region of the ultraviolet curable resin 12.
- the radicals generated by irradiating the ultraviolet curable resin 12 with the laser repeat the polymerization reaction, and the radicals bind to each other with a probability depending on the radical concentration to cause a stop reaction and eventually disappear.
- the radical concentration is in a steady state having a constant average value and a constant distribution depending on the radical generation rate, the polymerization rate, and the stop reaction rate.
- the radical concentration between the divided regions by irradiating the laser to the entire region of the ultraviolet curable resin 12 is the period in which the laser is irradiated to one divided region according to the pulse signal (hereinafter, also simply referred to as "period").
- the concentration of the radical generated by the irradiation of the laser based on the starting pulse signal is the concentration of the laser based on the starting pulse signal, as shown in FIG. It gradually decreases before irradiation is performed.
- the newly generated radical refers to a radical generated when the ultraviolet curable resin 12 is irradiated with a laser based on a second pulse signal.
- the unsteady state is repeated in each division region of the ultraviolet curable resin 12.
- the unsteady state refers to a state in which the concentration of radicals generated by laser irradiation based on a pulse signal changes significantly as compared with the steady state.
- radical lifetime refers to the average lifetime of radicals.
- the average life of radicals refers to, for example, several tens of ms.
- radicals generated by irradiating the ultraviolet curable resin 12 with a laser by a starting pulse signal will be referred to as “starting radicals”.
- radicals generated by irradiating the ultraviolet curable resin 12 with a laser by a late pulse signal will be referred to as “late radicals”.
- the division region where the laser based on the late pulse signal is irradiated and the division region where the laser based on the early pulse signal is irradiated.
- the polymerization reaction becomes discontinuous, and a uniform curing rate cannot be obtained between the divided regions.
- the time interval between the early pulse signal and the late pulse signal for one division region is shorter than that in the example shown in FIG. Specifically, the irradiation unit 18 (see FIG. 1) generates radicals from the ultraviolet curable resin 12 by irradiating the entire region of the ultraviolet curable resin 12 with a laser, and before the radical polymerization reaction is stopped. , The laser is superimposed on the entire region of the ultraviolet curable resin 12. In other words, the irradiation unit 18 irradiates the entire region of the UV curable resin 12 with a laser to generate radicals from the UV curable resin 12, and during the growth of the radicals, the entire region of the UV curable resin 12 is exposed.
- the degree of continuity of the degree of curing between the compartmentalized regions of the ultraviolet curable resin 12 is increased as compared with the case where the radical radical is generated after the radical radical reaches the radical life.
- FIG. 8 shows an example of the flow of the laser irradiation process executed by the CPU 30A according to the laser irradiation program 30B1 when the instruction to start the execution of the laser irradiation process is received by the reception device 34B.
- the irradiation unit 18 is positioned so that the scanning of the laser is started from the start point of the rectangular plane 50.
- the position of the scanner mirror in a state of being positioned so that the scanning of the laser is started from the start point (see FIG. 4) of the rectangular plane 50 is referred to as an “initial position”.
- the start point of the rectangular plane 50 is also simply referred to as a “start point”
- the end point of the rectangular plane 50 is also simply referred to as a “end point”.
- step ST00 the control unit 30A1 acquires the intensity information corresponding to the initial position from the laser intensity table 32A. Then, the control unit 30A1 irradiates the light source 20 with a laser having an intensity indicated by the acquired intensity information at the initial position, and then the laser irradiation process shifts to step ST10.
- the control unit 30A1 acquires the intensity information corresponding to the initial position from the laser intensity table 32A, and the pulse width of the pulse signal is changed according to the acquired intensity information. Then, the pulse signal whose pulse width is changed is supplied from the control unit 30A1 to the light source driver 38. Then, the light source 20 irradiates the start point with a laser corresponding to the pulse signal supplied from the control unit 30A1 to the light source driver 38 under the control of the light source driver 38.
- step ST10 the control unit 30A1 starts driving the scanner mirror 24 at a predetermined speed, and then the laser irradiation process shifts to step ST12.
- the predetermined speed is a predetermined period as a time interval between the early pulse signal for irradiating the laser and the late pulse signal for one division region when the laser scanning from the start point to the end point is repeatedly performed. Is the speed at which
- the "predetermined period” is a period corresponding to the time from the irradiation of the ultraviolet curable resin 12 with the laser to the time before the radical polymerization reaction is stopped, in other words, with respect to the ultraviolet curable resin 12. It refers to the time between the irradiation of the laser and the growth of radicals.
- the time between the irradiation of the ultraviolet curable resin 12 with the laser and the growth of radicals means the time from the irradiation of the ultraviolet curable resin 12 with the laser to the time before the radical life is reached. ..
- a predetermined cycle for example, the laser is scanned within the time from the irradiation of the ultraviolet curable resin 12 with the laser to the time before the radical life is reached, so that the entire ultraviolet curable resin 12 is used.
- a cycle is adopted in which the region is uniformly cured.
- the predetermined period is derived in advance by a test using an actual machine and / or a computer simulation or the like.
- step ST12 the control unit 30A1 has the laser irradiation position (hereinafter, also simply referred to as “irradiation position”) in the rectangular plane 50 as the orientation of the scanner mirror 24 is changed to the next division region. It is determined whether or not the irradiation position has been changed to correspond to. If the irradiation position has not been changed to the irradiation position corresponding to the next division region in step ST12, the determination is denied and the determination in step ST12 is performed again. When the irradiation position is changed to the irradiation position corresponding to the next division region in step ST12, the determination is affirmed and the laser irradiation process shifts to step ST14.
- irradiation position hereinafter, also simply referred to as “irradiation position”
- step ST14 the control unit 30A1 acquires the intensity information corresponding to the updated irradiation position from the laser intensity table 32A. Then, the control unit 30A1 irradiates the light source 20 with a laser having the intensity indicated by the acquired intensity information at the updated irradiation position, and then the laser irradiation process shifts to step ST16.
- the control unit 30A1 acquires the intensity information corresponding to the updated irradiation position from the laser intensity table 32A, and the pulse width of the pulse signal is changed according to the acquired intensity information. Then, the pulse signal whose pulse width is changed is supplied from the control unit 30A1 to the light source driver 38. Then, under the control of the light source driver 38, the light source 20 irradiates the updated irradiation position with a laser corresponding to the pulse signal supplied from the control unit 30A1 to the light source driver 38. By executing the process of this step ST14, the intensity of the laser irradiated by the irradiation unit 18 is changed for each division region of the ultraviolet curable resin 12.
- step ST16 the control unit 30A1 determines whether or not the laser irradiation position has reached the end point. If the laser irradiation position has not reached the end point in step ST16, the determination is denied and the laser irradiation process shifts to step ST12. When the laser irradiation position reaches the end point in step ST16, the determination is affirmed, and the laser irradiation process shifts to step ST18.
- step ST18 the control unit 30A1 stops the laser irradiation on the light source 20 via the light source driver 38, and then the laser irradiation process shifts to step ST20.
- step ST20 the control unit 30A1 returns the scanner mirror 24 to the initial position by controlling the scanner driver 36, and then the laser irradiation process shifts to step ST22.
- the control unit 30A1 determines whether or not the number of scans when the number of scans of the laser from the start point to the end point is one scan has reached the predetermined number of scans.
- the predetermined number of times refers to a number of times selected in advance from the range of, for example, several hundred times to several thousand times as the number of scans for uniformly curing the entire region of the ultraviolet curable resin 12.
- a value derived in advance as the number of scans for uniformly curing the entire region of the ultraviolet curable resin 12 by a test using an actual machine and / or a computer simulation is adopted.
- step ST22 If the number of scans has not reached the predetermined number in step ST22, the determination is denied and the laser irradiation process proceeds to step ST00. When the number of scans reaches the predetermined number in step ST22, the determination is affirmed and the laser irradiation process shifts to step ST24.
- the irradiation unit 18 causes radicals in each of the plurality of compartments included in the entire region of the ultraviolet curable resin 12 with respect to each of the plurality of compartments.
- the lasers are repeatedly irradiated before the polymerization reaction of the above is stopped.
- step ST24 the control unit 30A1 stops driving the scanner mirror by controlling the scanner driver 36, and then the laser irradiation process ends.
- the irradiation unit 18 irradiates the entire region of the ultraviolet curable resin 12 with a laser to generate radicals from the ultraviolet curable resin 12. Further, the irradiation unit 18 repeatedly irradiates the entire region of the ultraviolet curable resin 12 with the laser before the radical polymerization reaction is stopped, in other words, during the growth of the radical. Then, the intensity of the laser irradiated by the irradiation unit 18 to each of the division regions of the ultraviolet curable resin 12 is changed for each division region by the control unit 30A1.
- the laser is irradiated to the ultraviolet curable resin 12 by the late pulse signal before the polymerization bond of the radicals generated by the irradiation of the laser based on the early pulse signal is completed. Radicals are generated.
- the concentration of the starting radical is a concentration corresponding to the average value in the steady state
- the laser based on the starting pulse signal is irradiated after the irradiation of the laser based on the starting pulse signal is performed, and then the polymerization bond of the starting radical is completed.
- the starting radical is less susceptible to the irradiation of the laser based on the late pulse signal than when the irradiation is performed.
- the degree of continuity of the degree of curing between the compartmentalized regions of the ultraviolet curable resin 12 is increased as compared with the case where the radical radical is generated after the radical radical reaches the radical life. Therefore, in manufacturing the lens 16 in which the ultraviolet curable resin 12 is applied to one side 16A, that is, the optical element (for example, an aspherical lens) including the ultraviolet curable resin 12 and the lens 16, the polymerization bond of the starting radical is completed. It is possible to reduce the distortion caused by the ultraviolet curable resin 12 due to the curing speed of the ultraviolet curable resin 12, as compared with the case where the laser irradiation based on the subsequent pulse signal is performed later.
- the optical element for example, an aspherical lens
- the irradiation unit 18 scans the laser with respect to the ultraviolet curable resin 12. Therefore, the ultraviolet curable resin 12 can be cured along the scanning line of the laser.
- the leading radical can be less affected by the irradiation of the laser based on the trailing pulse signal than in the case where the time interval between the starting pulse signal and the trailing pulse signal is equal to or longer than the radical lifetime.
- the irradiation unit 18 irradiates the entire region of the ultraviolet curable resin 12 with the laser. Therefore, in manufacturing a lens 16 in which the ultraviolet curable resin 12 is applied to one side 16A, that is, an optical element including the ultraviolet curable resin 12 and the lens 16, a laser based on a late pulse signal is used after the polymerization bond of the original radical is completed. Compared with the case where irradiation is performed, the distortion caused by the curing rate of the entire region of the ultraviolet curable resin 12 can be reduced.
- the laser intensity table 32A is received by the external I / F 40, and the received laser intensity table 32A is stored in the storage device 32. As a result, the contents of the laser intensity table 32A stored in the storage device 32 are updated. Then, the laser intensity is changed by the control unit 30A1 according to the laser intensity table 32A stored in the storage device 32. Therefore, the ultraviolet curable resin 12 can be irradiated with the laser at the intensity derived from the laser intensity table 32A whose contents have been updated.
- the laser intensity table 32A is determined according to the optical characteristics of the lens 16. Therefore, as compared with the case where the laser intensity table 32A is determined regardless of the optical characteristics of the lens 16, the distortion generated in the ultraviolet curable resin 12 due to the curing speed of the ultraviolet curable resin 12 applied to the lens 16 is generated. It can be reduced with high accuracy.
- the laser intensity table 32A is determined according to the optical characteristics of the lens 16 and the optical characteristics of the support member 14. Therefore, as compared with the case where the laser intensity table 32A is defined independently of the optical characteristics of the lens 16 and the optical characteristics of the support member 14, it occurs in the ultraviolet curable resin 12 due to the curing speed of the ultraviolet curable resin 12. Distortion can be reduced with high accuracy.
- the technique of the present disclosure is not limited to this.
- the laser is applied to an ultraviolet curable resin applied to another optical element such as a prism, a galvano mirror, a MEMS mirror, a polygon mirror, a resonant mirror, a dichroic mirror, or a total reflection mirror. You may do so.
- the technique of the present disclosure is limited to this. Not done.
- the technique of the present disclosure is also applicable to a 3D printer or the like that works using a photocurable resin such as an ultraviolet curable resin.
- a galvano mirror is mentioned as an example of the scanner mirror 24, but the technique of the present disclosure is not limited to this.
- a movable mirror such as a resonant mirror or a MEMS mirror may be used.
- control unit 30A1 has described with reference to a mode example in which the intensity of the laser is changed by changing the pulse width of the pulse signal, but the control unit 30A1 determines the voltage value or the current value.
- the intensity of the laser may be changed by controlling the laser intensity.
- the laser device is illustrated as the light source 20, but the technique of the present disclosure is not limited to this.
- another light source such as an LED, a mercury lamp, or a metal halide lamp may be used.
- the laser is irradiated to the entire region of the ultraviolet curable resin 12
- the technique of the present disclosure is not limited to this.
- the laser may be applied to a part of the ultraviolet curable resin 12 (see FIG. 4) such as the central portion or the outer edge portion in a plan view.
- the laser intensity table 32A has been illustrated, but the technique of the present disclosure is not limited to this.
- the laser intensity may be calculated using an arithmetic expression in which the position identification information is used as an independent variable and the intensity information is used as a dependent variable.
- the light irradiation device 10 in which the light source 20, the optical system 22, and the scanner mirror 24 are arranged so that the laser concentrates on the contact surface between the single surface 16A and the ultraviolet curable resin 12 is provided.
- the techniques of the present disclosure are not limited thereto.
- the light irradiation device 100 may be used.
- the light irradiation device 100 includes the light source 20, the optical system 22, and the scanner so that the laser is irradiated in a state of being diffused (a state of being blurred from the imaging point) on the contact surface between the one side 16A and the ultraviolet curable resin 12.
- the mirror 24 is arranged. By changing the configuration of the optical system 22 or changing the distance from the scanner mirror 24 to the ultraviolet curable resin 12, the laser is diffused on the contact surface between the one side 16A and the ultraviolet curable resin 12. Can be made to.
- the ultraviolet curable resin 12 may be irradiated with the laser through the liquid crystal panel 70.
- the liquid crystal panel 70 includes a plurality of pixels arranged in a matrix, and each pixel is switched between a transmission state and a light-shielding state according to an instruction from the control unit 30A1.
- the control unit 30A1 switches the transmission state and the light-shielding state of each pixel of the liquid crystal panel 70 according to the laser intensity table 32A, thereby changing the intensity of the laser irradiated to each of the divided regions as described above. ..
- the liquid crystal panel 70 is an example of a "changed portion" according to the technique of the present disclosure.
- the pixels of the liquid crystal panel 70 are an example of the "light transmittance changing region" according to the technique of the present disclosure.
- transmissive sheet instead of the liquid crystal panel 70.
- the translucent sheet is formed in a band shape, and a transmissive region and a light-shielding region are formed in advance on the surface of the translucent sheet by using an ink jet printer or the like. Then, the intensity of the laser is changed by moving the translucent sheet in a state where the laser is irradiated to the ultraviolet curable resin 12 via the translucent sheet.
- the UV light may be surface-irradiated to the ultraviolet curable resin 12 by using the light irradiation device 200.
- the light irradiation device 200 includes a light source 20A and a collimating lens 22B.
- the light source 20A emits UV light to the collimating lens 22B.
- the UV light from the light source 20A is regarded as a parallel light flux, and the UV light converted into a parallel light beam is applied to the ultraviolet curable resin 12 in a planar manner.
- the liquid crystal panel 70 shown in FIG. 11 is an example of the “transmittance changing element” according to the technique of the present disclosure. Further, the pixel 70A of the liquid crystal panel 70 is an example of the "light transmission changing region" according to the technique of the present disclosure.
- the liquid crystal panel 70 is arranged between the collimating lens 22B and the lens 16, but the liquid crystal panel 70 may be arranged between the light source 20A and the collimating lens 22B. .. Further, in the present embodiment, the irradiation energy of UV light directed to the ultraviolet curable resin 12 is distributed in multiple stages of three or more stages. The photodetector 128 and the actuator 316 shown in FIG. 11 will be described later.
- the positive lens is illustrated as the lens 16, but the type of lens is not limited to the positive lens (convex lens), but may be a negative lens (concave lens) or a meniscus lens. It may be a (concave-convex lens) or an aspherical lens.
- the junction lens 160 may be used.
- the bonded lens 160 is a bonded lens in which the lens 16 and the negative lens (concave lens) 162 are bonded, the negative lens 162 is held by the jig 163, and the lens is mounted on the negative lens 162. 16 are arranged.
- the type of lens is not limited to the positive lens (convex lens), but may be a negative lens (concave lens) or a meniscus lens. It may be a (concave-convex lens) or an aspherical lens.
- the junction lens 160 may be used.
- the bonded lens 160 is a bonded lens in which the lens 16 and the negative lens (concave lens) 162 are bonded, the negative lens
- an ultraviolet curable resin 162A is interposed between the lens 16 and the negative lens 162, and the lens 16 and the negative lens 162 are brought into contact with each other by irradiating the ultraviolet curable resin 162A with a laser. Be joined.
- the laser intensity table is according to at least one of the optical characteristics of the lens 16 constituting the bonded lens 160, the optical characteristics of the negative lens 162 constituting the bonded lens 160, and the optical characteristics of the jig 163.
- the strength information of 32A may be determined.
- the bonded lens 160 is formed of two lenses, a lens 16 and a negative lens 162, it may be a bonded lens formed of three or more lenses.
- the ultraviolet curable resin is applied to one side of at least one lens of the plurality of lenses included in the bonded lens formed by stacking a plurality of lenses, the ultraviolet curable resin contained in the bonded lens is irradiated with light.
- the ultraviolet curable resin can be cured by irradiating the laser from the device 10.
- the laser may be scanned from the start point to the end point of the rectangular plane 50 as in the example shown in FIG.
- the laser is incident on the negative lens 162 from the gap 165 between the ultraviolet curable resin 162A and the negative lens 162, and the optical characteristics of the negative lens 162.
- the optical characteristics of the inner peripheral surface and bottom surface 163A of the jig 163 are affected.
- the laser incident on the negative lens 162 from the gap 165 is irradiated to the ultraviolet curable resin 162A from the negative lens 162 side.
- the laser may be applied to the entire region of the ultraviolet curable resin 162A or a designated partial region from both sides of the lens 16 side and the negative lens 162 side.
- the laser may be positively incident on the negative lens 162 from the gap 165.
- the ultraviolet curable resin has been exemplified, but the technique of the present disclosure is not limited to this, and the photocurable resin that cures in response to light in a wavelength range other than the wavelength range of ultraviolet rays. Therefore, light in the corresponding wavelength range may be irradiated.
- pulse irradiation is illustrated, but the technique of the present disclosure is not limited to this, and the laser may be irradiated by a continuous wave oscillation method.
- the intensity of the laser may be continuously changed so that the laser having a different intensity is irradiated for each division region.
- the laser is scanned with respect to the accommodating surface 14A and the periphery of the accommodating surface 14A.
- the technique of the present disclosure is not limited to this.
- the optical properties of the support member 14 considered when defining the laser intensity table 32A are the diffusion that occurs when the laser is scanned against the accommodation surface 14A and the accommodation surface 14A around the accommodation surface 14A. It may be a reflection.
- the laser irradiation program 30B1 may be stored in the storage medium 600.
- the laser irradiation program 30B1 stored in the storage medium 600 is installed in the computer 30, and the CPU 30A executes the above-mentioned laser irradiation process according to the laser irradiation program 30B1.
- An example of the storage medium 600 is an arbitrary portable storage medium such as a CD-ROM, a DVD-ROM, an SSD, or a USB memory.
- the laser irradiation program 30B1 is stored in a storage unit of another computer or server device connected to the computer 30 via a communication network (not shown), and the laser is stored in response to the above-mentioned request of the light irradiation device 10.
- the irradiation program 30B1 may be downloaded to the computer 30.
- the downloaded laser irradiation program 30B1 is installed in the computer 30 and executed by the CPU 30A of the computer 30.
- the CPU 30A is a single CPU, but the technique of the present disclosure is not limited to this, and a plurality of CPUs may be adopted.
- each unit described in the above embodiment an example of a form realized by a software configuration by a computer 30 is given.
- the techniques of the present disclosure are not limited to this.
- each part described in the above embodiment may be realized by a device including, for example, at least one of ASIC, FPGA, and PLD.
- each part described in the above embodiment may be realized by a combination of a hardware configuration and a software configuration.
- the hardware resource for executing the above laser irradiation process the following various processors can be used.
- the processor include, as described above, software, that is, a CPU, which is a general-purpose processor that functions as a hardware resource for executing laser irradiation processing by executing a program.
- examples of the processor include a dedicated electric circuit which is a processor having a circuit configuration specially designed for executing a specific process such as FPGA, PLD, or ASIC.
- a memory is built in or connected to each processor, and each processor executes a laser irradiation process by using the memory.
- the hardware resource that performs the laser irradiation process may consist of one of these various processors, or a combination of two or more processors of the same type or dissimilarity (eg, a combination of multiple FPGAs, or a combination of multiple FPGAs). It may be composed of a combination of a CPU and an FPGA). Further, the hardware resource for executing the laser irradiation process may be one processor.
- one processor is configured by a combination of one or more CPUs and software, and this processor performs the above-described implementation.
- SoC there is a mode in which a processor that realizes the functions of the entire system including a plurality of hardware resources for executing laser irradiation processing with one IC chip is used.
- the processing of each part described in the above embodiment is realized by using one or more of the above-mentioned various processors as hardware resources.
- MEMS is an abbreviation for “Micro Electro Mechanical Systems (micro electromechanical system)”.
- DMD is an abbreviation for “Digital Micromirror Device (MEMS device developed by Texas Instruments, USA)”. LED refers to the abbreviation of "Light Emitting Diode”.
- the light irradiation device 110 does not scan UV light (here, UV light that is not laser light as an example) emitted from a light source 120 described later. It is a device that irradiates the ultraviolet curable resin 162A.
- the ultraviolet curable resin 162A is layered with a constant thickness between the lens 16 and the negative lens (concave lens) 162 in order to bond the lens 16 and the negative lens (concave lens) 162. It is intervening.
- the light irradiation device 110 includes an irradiation unit 118.
- the irradiation unit 118 includes a light source 120, an illumination optical system 122, a DMD 124, and a projection optical system 126. Further, the light irradiation device 110 includes a light detection device 128.
- the DMD 124 is an example of the "reflection direction changing element" and the "MEMS" according to the technique of the present disclosure.
- the irradiation unit 118 irradiates the ultraviolet curable resin 162A with UV light. Specifically, first, the UV light emitted from the light source 120 is guided to the DMD 124 by the illumination optical system 122, and the UV light is modulated by the DMD 124. Then, the UV light emitted from the light source 120 is irradiated to the ultraviolet curable resin 162A via the DMD 124. The UV light modulated by the DMD 124 is projected onto the ultraviolet curable resin 162A by the projection optical system 126.
- the illumination optical system 122 includes a collimating lens 122A.
- the light source 120 emits UV light to the collimated lens 122A, and the collimated lens 122A uses the UV light from the light source 120 as a parallel luminous flux, and the UV light as a parallel luminous flux is radiated to the DMD 124 in a planar manner. ..
- the light source 120 of the present embodiment uses an ultraviolet LED that emits UV light. It should be noted that other types of light sources that emit UV light such as a mercury lamp can also be used as the light source 120.
- the DMD 124 includes a plurality of micromirrors 124A capable of changing the direction of reflection of UV light emitted from the light source 120.
- the UV light emitted from the light source 120 irradiates the ultraviolet curable resin 162A through the plurality of micromirrors 124A.
- the plurality of micromirrors 124A are arranged in a plane on the integrated circuit. Further, the plurality of micromirrors 124A are movable, and each micromirror 124A is formed in a rectangular shape in a plan view. Examples of the number of the plurality of micromirrors 124A include hundreds of thousands to millions.
- Each micromirror 124A is provided with a mirror surface 124A1, which is a surface that reflects UV light, so as to be tiltable in the first direction and the second direction around the twist axis.
- An electrode is provided below the mirror surface 124A1, and the tilted state of the mirror surface 124A1 of each micromirror 124A changes as the electrode is driven.
- the mirror surface 124A1 is tilted in the first direction (hereinafter, also referred to as "first tilted state”) and in a second direction (hereinafter, also referred to as "second tilted state"). ) To selectively displace.
- setting the mirror surface 124A1 of the micromirror 124A in the first tilted state is also referred to as “on”, and setting the mirror surface 124A1 of the micromirror 124A in the second tilted state is also referred to as “off”. ..
- the time during which the mirror surface 124A1 is maintained in the first inclined state is also referred to as “on time”
- the time during which the mirror surface 124A1 is maintained in the second inclined state is also referred to as “off time”.
- the projection optical system 126 and the photodetector 128 are arranged in different directions when viewed from the micromirror 124A.
- the photodetector 128 is arranged in a direction different from that of the ultraviolet curable resin 162A when viewed from the micromirror 124A.
- the mirror surface 124A1 When the mirror surface 124A1 is in the first inclined state, the mirror surface 124A1 reflects the UV light from the light source 120 toward the projection optical system 126, and when the mirror surface 124A1 is in the second inclined state, the mirror surface 124A1 is the UV light from the light source 120. Is reflected on the light detection device 128 side.
- each micromirror 124A is turned on and off. Specifically, as shown in FIG. 15B as an example, the ratio of the on-time to the off-time is obtained by performing PWM method control (hereinafter, also referred to as “pulse width modulation”) for each micromirror 124A. Is changed. As a result, the irradiation energy of UV light per unit time is gradation-controlled by each of the micromirrors 124A.
- An example of irradiation energy is the amount of light (for example, the product of the illuminance per unit time of UV light and the irradiation time).
- the projection optical system 126 irradiates the entire region of the ultraviolet curable resin 162A in a planar manner by enlarging the light diameter of the UV light reflected by the DMD 124 at a preset magnification.
- the photodetector 128 detects the amount of UV light reflected by the DMD 124.
- the photodetector 128 includes a detection optical system 140 having a lens and a photodetector 142 that detects the amount of received UV light.
- the UV light emitted from the light source 120 is reflected by the mirror surface 124A1 toward the photodetector 128 and is incident on the photodetector 142 via the detection optical system 140.
- the photodetector 142 detects the amount of incident UV light.
- the photodetector 142 is an example of a "photodetector" according to the technique of the present disclosure.
- the light irradiation device 110 includes a computer 30, a storage device 32, a UI device 34, a DMD driver 136, a light source driver 138, an external I / F40, an external I / F144, and an I / O 42. I have.
- the I / O 42 includes an input / output port (not shown), and the storage device 32, the UI device 34, the DMD driver 136, the light source driver 138, the external I / F40, and the external I / F144 are provided via the input / output ports. Is connected to the I / O 42.
- the I / O 42 is connected to the bus line 48, and the CPU 30A uses the storage device 32, the UI device 34, the DMD driver 136, the light source driver 138, the external I / F40, and the external I / F144 via the I / O 42. And exchange various information.
- the DMD driver 136 is a device having an ASIC and is connected to the DMD 124.
- the DMD driver 136 drives each of the micromirrors 124A (details will be described later) of the DMD 124 according to the instruction from the CPU 30A.
- the light source driver 138 drives the light source 120 to emit UV light from the light source 120, stops the emission of UV light, and changes the intensity of UV light according to the instruction from the CPU 30A. Specifically, the light source driver 138 controls the timing of emitting UV light to the light source 120, the timing of stopping the emission of UV light, the change of the intensity of UV light, and the like according to the instruction from the CPU 30A.
- Irradiation of UV light to the ultraviolet curable resin 162A is realized by controlling the light source 120 by the light source driver 138 according to the instruction from the CPU 30A and changing the direction of each micromirror 124A of the DMD 124 according to the instruction from the CPU 30A. ..
- the external I / F 144 is a communication device having an FPGA.
- a photodetector 128 is connected to the external I / F 144.
- the external I / F 144 controls the exchange of various information between the CPU 30A and the photodetector 128.
- the storage device 32 stores the irradiation energy change table 132A.
- the irradiation energy change table 132A is received by the external I / F40, and the irradiation energy change table 132A received by the external I / F40 is stored in the storage device 32 by the CPU 30A.
- the UV light irradiation program 130B1 is stored in the ROM 30B.
- the CPU 30A reads the UV light irradiation program 130B1 from the ROM 30B, and deploys the read UV light irradiation program 130B1 in the RAM 30C.
- the CPU 30A operates as the control unit 30A1 and the synchronization signal supply unit 30A2 by executing the UV light irradiation program 130B1 developed in the RAM 30C.
- the correction control program 130B2 is stored in the ROM 30B.
- the CPU 30A reads the correction control program 130B2 from the ROM 30B, and deploys the read correction control program 130B2 in the RAM 30C.
- the CPU 30A operates as the control unit 30A1 by executing the correction control program 130B2 developed in the RAM 30C.
- the correction control program 130B2 developed in the RAM 30C.
- the synchronization signal supply unit 130A2 generates a synchronization signal based on a reference clock (not shown), and supplies the generated synchronization signal to the control unit 30A1.
- the control unit 30A1 synchronizes the operation of the DMD driver 136 with the operation of the light source driver 138 according to the supplied synchronization signal by supplying the synchronization signal from the synchronization signal supply unit 130A2.
- the control unit 30A1 controls the DMD driver 136 by supplying the DMD control signal to the DMD driver 136, and controls the light source driver 138 by supplying a pulse signal to the light source driver 138.
- the supply of the DMD control signal to the DMD driver 136 and the supply of the pulse signal to the light source driver 138 are synchronized.
- the synchronization of the supply of the DMD control signal to the DMD driver 136 and the supply of the pulse signal to the light source driver 138 is realized by supplying the synchronization signal to the control unit 30A1.
- the light source driver 138 controls the light source 120 according to the signal supplied from the control unit 30A1 to turn on / off the output of UV light to the light source 120.
- the DMD control signal is a pulse signal that changes the direction of the micromirror 124A of the DMD 124, and the DMD driver 136 changes the direction of the micromirror 124A of the DMD 124 according to the DMD control signal supplied from the control unit 30A1.
- the UV light emitted from the light source 20 is guided to the DMD 124 by the illumination optical system 122, it is reflected by the micromirror 124A, and the direction of the micromirror 124A is changed according to the DMD control signal to obtain the ultraviolet curable resin 162A and the light detection device. UV light is selectively irradiated to 128.
- the micromirror 124A reflects UV light toward the ultraviolet curable resin 162A when the ultraviolet curable resin 162A is cured, and the light detection device 128 reflects the UV light with respect to the light detection device 128 when the light amount of the UV light is detected. Reflects UV light.
- the photodetector 128 sets the amount of UV light reflected by the micromirror 124A for each micromirror 124A by setting the plurality of micromirrors 124A in the second tilted state one by one in a preset order according to the DMD control signal. To detect.
- detection data Data indicating the light detected by the photodetector 128 for each micromirror 124A (hereinafter, also referred to as “detection data”) is stored in the storage device 32 in association with the division area.
- the detection data is output to the control unit 30A1 via the external I / F 144 shown in FIG. 16 as an example.
- the control unit 30A1 changes the irradiation energy according to the change with time of the light source 120 and / or DMD124 (hereinafter, also simply referred to as “change with time”).
- the change in irradiation energy is realized, for example, by changing the output level of UV light from the light source 120.
- the change in the output level of UV light is realized, for example, by changing the bias voltage when a bias voltage is applied to the light source 120.
- the technique of the present disclosure is not limited to this, and the change of the irradiation energy can also be realized by changing the time for reflecting the UV light toward the ultraviolet curable resin 162A by the DMD 124, that is, changing the on time.
- the change with time can be identified from the detection data output from the photodetector 128. Therefore, the control unit 30A1 performs correction control according to the detection result of the photodetector 128, that is, the detection data. In this way, in the light irradiation device 110, the operation of the DMD 124 is calibrated according to the change with time.
- the period of the DMD control signal that is, the length of each pulse of the DMD control signal is less than the lifetime of radicals generated from the ultraviolet curable resin 162A for each of the division regions described later, as in the first embodiment.
- the irradiation of UV light is repeated a plurality of times over the entire region of the ultraviolet curable resin 162A shown in FIG. 18 as an example.
- the change of the irradiation energy of the UV light is realized by the pulse width modulation of the DMD control signal by the control unit 30A1 for each division region described later.
- the duty ratio of the DMD control signal is changed by the control unit 30A1 for each division region described later, so that the irradiation energy of UV light for each division region is increased. It is changed in multiple stages of 3 or more stages, whereby the irradiation energy of UV light directed to the ultraviolet curable resin 162A is distributed in multiple stages of 3 or more stages.
- the length of each pulse of the DMD control signal that is, the period of the DMD control signal is fixed.
- the period of the DMD control signal is fixed, but the technique of the present disclosure is not limited to this.
- the period of the DMD control signal may be variable for all the micromirrors 124A included in the DMD 124.
- the period of the DMD control signal may be variable for some of the micromirrors 124A among all the micromirrors 124A included in the DMD 124.
- the period of the DMD control signal may be variable for at least one selected micromirror 124A.
- the shape plane 50 is set by the control unit 30A1.
- the UV light reflected by each of the micromirrors 124A of the DMD 124 is radiated on the rectangular plane 50 in a planar manner via the projection optical system 126.
- One division area is a rectangular area irradiated with UV light reflected by the rectangular micromirror 124A.
- the ultraviolet curable resin 162A according to the second embodiment is also divided by each division region of the rectangular plane 50 in a plan view, and is also divided by each division region of the rectangular plane 50.
- Each position of the plurality of division areas obtained by the division is specified by a row number and a column number, similarly to each division area of the rectangular plane 50.
- the light irradiation device 110 includes an irradiation energy change table 132A as shown in FIG.
- the irradiation energy change table 132A is a table in which the position identification information and the duty ratio used in the above-mentioned pulse width modulation are associated with each micromirror 124A.
- the distribution of the irradiation energy of the UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A by the DMD 124 is such that when the UV light is applied to the entire region of the ultraviolet curable resin 162A, the entire region of the ultraviolet curable resin 162A is cured at a uniform rate. As described above, it is derived in advance by testing with an actual machine and / or computer simulation in consideration of the influence described below.
- the illuminance distribution in the ultraviolet curable resin 162A is determined by superimposing the distributions shown in (1) to (4).
- the superposition of the distributions shown in (1) to (4) refers to, for example, the multiplication of the distributions shown in (1) to (4).
- the distribution shown in (1) refers to the illuminance distribution in the DMD 124 irradiated with the UV light of the illumination optical system 122.
- the distribution shown in (2) refers to the gradation distribution of DMD124 (hereinafter, also referred to as “DMD gradation distribution”).
- DMD gradation distribution refers to, for example, the reflectance distribution of DMD124.
- the distribution shown in (3) refers to the illuminance distribution of UV light irradiated to the lens 16 by the projection optical system 126.
- the distribution shown in (4) refers to the illuminance distribution due to the influence of refraction, reflection, scattering, and / or absorption of UV light in the lens 16 and the negative lens 162 included in the junction lens 160.
- the graph shown in (1) at the upper part of FIG. 21 (hereinafter, also referred to as “upper (1) graph”) and the glag shown at (1) at the lower part of FIG. 21 (hereinafter, also referred to as “lower (1) graph”).
- the horizontal axis represents the distance from the center of the DMD 124
- the vertical axis represents the illuminance (mW / cm 2 ) of the DMD 124.
- the graph shown in the upper part (2) of FIG. 21 hereinafter, also referred to as “upper part (2) graph” and the graph shown in the lower part (2) of FIG. 21 (hereinafter, also referred to as “lower part (2) graph”).
- the horizontal axis represents the distance from the center of the DMD124, and the vertical axis represents the reflectance (%) of the DMD124.
- the graph shown in the upper part (3) of FIG. 21 hereinafter, also referred to as “upper part (3) graph” and the graph shown in the lower part (3) of FIG. 21 (hereinafter, also referred to as “lower part (3) graph”).
- the horizontal axis represents the distance from the center of the projection optical system 126
- the vertical axis represents the transfer function (%) of the projection optical system 126.
- the "transfer function” here indicates the degree of the light component (for example, intensity (power) and / or brightness, etc.) that acts on the UV light that has passed through the projection optical system 126. ..
- the horizontal axis represents the distance from the center of the lens 16
- the vertical axis represents the transfer function (%) of the lens 16 and the negative lens 162.
- the graph shown in the upper part (5) of FIG. 21 hereinafter, also referred to as “upper part (5) graph”
- the graph shown in the lower part (5) of FIG. 21 hereinafter, also referred to as “lower part (5) graph”.
- the horizontal axis represents the distance from the center of the UV curable resin 162A, and the vertical axis represents the illuminance (mW / cm 2 ) with respect to the UV curable resin 162A.
- the illuminance distribution shown by the upper (5) graph and the lower (5) graph corresponds to the distribution of the irradiation energy of UV light with respect to the ultraviolet curable resin 162A.
- the illuminance distribution shown by the lower graph (5) is an example of "distribution of irradiation energy according to the characteristics of the photocurable resin" according to the technique of the present disclosure.
- the transfer function shown by the upper (3) graph and the lower (3) graph is an example of "distribution of irradiation energy according to the characteristics of the projection optical system” according to the technique of the present disclosure.
- the transfer function shown by the upper (4) graph and the lower (4) graph is an example of "the distribution of the irradiation energy according to the optical characteristics of the optical element".
- the illuminance distribution of the UV light emitted from the light source 120 and applied to the DMD 124 has uneven illuminance in the DMD 124.
- This unevenness is caused, for example, by the beam profile of UV light emitted from the light source 120 and / or the characteristics of the projection optical system 126.
- the illuminance distribution of the UV light incident on the DMD 124 can be detected by a photodetector (not shown in FIG. 21).
- the unevenness of the illuminance in the DMD124 is the unevenness in which the illuminance of the UV light decreases from the center of the DMD124 toward the periphery of the DMD124.
- each micromirror 124A when the mirror surface 124A1 of each micromirror 124A is not deteriorated, for example, the reflectance of each micromirror 124A (for example, the reflectance of the mirror surface 124A1) is the same, and as an example, the upper row (2) In the example shown in the graph, there is no unevenness in the reflectance distribution.
- the transfer optical system 126 has uneven transfer functions.
- the transmission function of the projection optical system 126 measures the illuminance distribution at the projection point of the UV light emitted from the projection optical system 126 when the reflectance distribution of the DMD 124 is set uniformly, and the measured illuminance distribution is the illumination optical system. It is obtained by dividing by the illuminance distribution of 122.
- the upper graph (4) shows the influence of the lens 16 and the negative lens 162 (for example, refraction, reflection, scattering, and / or absorption), and the transfer function (%) is uneven.
- the influence of the lens 16 and the negative lens 162 can be determined by a test using an actual machine and / or a ray tracing simulation by a computer.
- the UV light applied to the ultraviolet curable resin 162A is the upper (1) graph to the upper (4).
- the UV curable resin 162A is affected by the superposition of the characteristics shown in the graph, and the illuminance distribution becomes uneven. Therefore, the UV curable resin has a constant thickness.
- the entire 162A cannot be cured at a uniform rate. In other words, the region with a large amount of light has a higher curing rate than the region with a small amount of light.
- the control unit 30A1 performs pulse width modulation of each micromirror 124A of the DMD 124 so as to make the distribution of the irradiation energy of UV light uniform with respect to the ultraviolet curable resin 162A having a uniform thickness.
- the duty ratio used is set for each division area.
- the duty ratio set for each division region is determined by the control unit 30A1 according to the gradation distribution of DMD124 shown in the lower graph (2) as an example.
- the gradation distribution of DMD124 shown in the lower graph (2) is set by the control unit 30A1.
- the gradation distribution of DMD124 shown in the lower (2) graph is a gradation distribution having the same distribution tendency as the distribution tendency indicated by the reciprocal of the illuminance distribution shown in the upper (5) graph.
- the illuminance distribution shown by the lower (1) graph, the DMD gradation distribution shown by the lower (2) graph, and the illuminance distribution shown by the lower (3) graph By superimposing the illuminance distributions shown in the lower graph (4), the illuminance distribution in the ultraviolet curable resin 162A can be made uniform as shown in the lower graph (5). Therefore, the ultraviolet curable resin 162A can be cured at a uniform rate, and the strain generated by the ultraviolet curable resin 162A due to the curing rate of the ultraviolet curable resin 162A can be reduced.
- the light irradiation device 110 generates radicals from the ultraviolet curable resin 162A by superimposing UV light on the ultraviolet curable resin 162A for each division region under the control of the control unit 30A1. Then, the ultraviolet curable resin 162A is cured by the polymerization reaction of the generated radicals.
- the illuminance distribution can be made uniform as the gradation is finer, but as the number of gradations increases, the period of the DMD control signal is changed.
- the specified frame rate becomes lower. The lower the frame rate, the longer the period of the DMD control signal. If the period of the DMD control signal, that is, the irradiation time of UV light is longer than the radical life of the ultraviolet curable resin 162A, the curing rate of the ultraviolet curable resin 162A becomes non-uniform. If the curing rate becomes non-uniform, the hardness of the UV curable resin 162A becomes uneven before the entire UV curable resin 162A is completely cured, and as a result, the UV curable resin 162A is distorted.
- the control unit 30A1 sets the radical life of the ultraviolet curable resin 162A to one frame length of the DMD control signal (for example, one frame length A shown in FIGS. 19A to 19C). Less than that, that is, the irradiation time per irradiation of UV light to the ultraviolet curable resin 162A is set to be less than the radical life.
- the term "less than the radical lifetime" means before the radical lifetime is reached, before the radical polymerization reaction is stopped, or during the growth of the radical.
- FIG. 22 shows an example of the flow of the UV light irradiation process executed by the CPU 30A according to the UV light irradiation program 130B1 when the instruction to start the execution of the UV light irradiation process is received by the reception device 34B.
- step ST100 the control unit 30A1 reads out the irradiation energy change table 132A from the storage device 32, and then the UV light irradiation process shifts to step ST101.
- the control unit 30A1 starts irradiating each micromirror 124A with UV light accompanied by pulse width modulation.
- the control unit 30A1 emits UV light from the light source 120, and drives each micromirror 124A of the DMD 124 so as to reflect the UV light emitted from the light source 120 toward the projection optical system 126.
- the control unit 30A1 performs pulse width modulation for each micromirror 124A according to the irradiation energy change table 132A acquired in step ST100.
- control unit 30A1 supplies the DMD control signal of the duty ratio specified for each division region from the irradiation energy change table 132A to the DMD driver 136, so that the ratio of the on time to the off time for each micromirror 124A To change.
- the ultraviolet curable resin 162A is irradiated with UV light having three or more gradations via the projection optical system 126.
- the control unit 30A1 determines whether or not the number of times of irradiation of UV light to the ultraviolet curable resin 162A has reached the predetermined number of times. If the number of UV light irradiations has not reached the predetermined number in step ST102, the determination is denied and the UV light irradiation process proceeds to step ST101. When the number of UV light irradiations reaches a predetermined number in step ST102, the determination is affirmed and the UV light irradiation process proceeds to step ST103.
- step ST103 the control unit 30A1 stops the irradiation of UV light by the light irradiation device 110, and then the UV light irradiation process ends.
- a change with time may occur.
- the time-dependent deterioration of the light source 120 and the time-dependent deterioration of the DMD 124 can be mentioned.
- the deterioration of the light source 120 with time causes a decrease in the amount of UV light emitted from the light source 120
- the deterioration of the DMD 124 with time causes a decrease in the reflectance of the micromirror 124A.
- the amount of decrease in reflectance of the micromirror 124A may differ for each micromirror 124A.
- the amount of UV light received by the ultraviolet curable resin 162A decreases, so that the ultraviolet curable resin 162A Affects the hardening of.
- the light source 120 deteriorates over time depending on the cumulative irradiation time, which is the cumulative irradiation time since the start of use of the light source 120, and / or the usage time of the light irradiation device 110.
- correction control is performed so as to compensate for the amount of light that has deteriorated over time due to the deterioration over time of the DMD 124.
- the correction control is performed so that the amount of UV light incident on the projection optical system 126 is the same as that before the light source 120 and the DMD 124 deteriorate with time.
- the correction control in the technique of the present disclosure is not limited to this, and may be a control that sets the amount of light within a predetermined range that can be regarded as the same amount of light.
- the default range refers to a range derived in advance as a range of the amount of light that supplements the amount of light that has deteriorated over time by, for example, a test using an actual machine and / or a computer simulation.
- correction control is performed by the CPU 30A.
- FIG. 23 shows an example of the flow of correction control.
- the correction control is performed by the CPU 30A according to the correction control program 130B2.
- step ST200 shown in FIG. 23 the control unit 30A1 determines whether or not the cumulative irradiation time of UV light has reached a predetermined time (for example, several tens of hours). If the cumulative irradiation time has not reached the predetermined time, the determination is denied and the determination in step ST200 is performed again. When the cumulative irradiation time reaches the predetermined time in step ST200, the determination is affirmed, and the correction control shifts to step ST201.
- a predetermined time for example, several tens of hours
- step ST200 the "cumulative irradiation time" is mentioned in this step ST200, this is only an example, and the processing after step ST201 may be performed at a timing desired by the user.
- step ST201 the control unit 30A1 emits UV light from the light source 120, turns off the plurality of micromirrors 124A one by one in a preset order, and reduces the amount of UV light reflected by the micromirrors 124A to the micromirrors 124A.
- the light detection device 128 is made to detect each time, and the detection data for each micromirror 124A is stored in the storage device 32.
- step ST202 the control unit 30A1 determines whether or not the amount of light indicated by the detection data and the reference amount of light stored in advance in the storage device 32 are different. In step ST202, if the amount of light indicated by the detection data and the amount of reference light stored in advance in the storage device 32 are different, the determination is affirmed and the correction control shifts to step ST204. In step ST202, if the amount of light indicated by the detection data and the amount of reference light stored in advance in the storage device 32 match, the determination is denied and the correction control shifts to step ST203.
- step ST203 the control unit 30A1 calculates and obtains the degree of difference (for example, difference and / or ratio, etc.) between the reference light amount stored in advance in the storage device 32 and the light amount indicated by the detection data.
- the degree of difference is stored in the storage device 32.
- the control unit 30A1 changes the ratio of the on-time and the off-time of the micromirror 124A so that the amount of UV light becomes the reference amount of light according to the degree of difference stored in the storage device 32, and then corrects it.
- Control proceeds to step ST204. If the reflectance of all the micromirrors 124A is lowered, correction control may be performed to increase the amount of light of the light source 120.
- correction control is performed to increase the light intensity of the light source 120.
- a plurality of pixels such as 10 pixels (10 micromirrors 124A) may be grouped together to perform the same detection to correction control. As a result, the correction control can be performed faster than in the case where the correction control is performed one by one.
- step ST204 the control unit 30A1 determines whether or not the condition for terminating the correction control (hereinafter, referred to as "correction control end condition") is satisfied.
- the correction control end condition there is a condition that the UV light irradiation process is completed.
- the reception device 34B has received an instruction to end the UV light irradiation process or the correction control.
- step ST204 If the correction control end condition is not satisfied in step ST204, the determination is denied and the correction control shifts to step ST200. If the correction control end condition is satisfied in step ST204, the determination is affirmed and the correction control ends.
- the UV light emitted from the light source 120 is irradiated to the ultraviolet curable resin 162A by the irradiation unit 118 via the DMD 124. Then, by controlling the DMD 124 by the control unit 30A1, the irradiation energy of the UV light directed to the ultraviolet curable resin 162A is distributed in multiple stages of three or more stages. Therefore, according to this configuration, the UV curable resin 162A is caused by the curing rate of the UV curable resin 162A as compared with the case where the UV curable resin 162A is irradiated with UV light without considering the curing characteristics of the UV curable resin 162A. It is possible to reduce the distortion caused by.
- DMD124 is mentioned here as an example of MEMS, the method is not limited to this, and a device having a function corresponding to DMD124 may be used as MEMS, and the same effect can be obtained in this case as well.
- the control unit 30A1 so that the irradiation energy of the UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A is the distribution of the irradiation energy according to the illuminance distribution shown in the upper graph (5).
- the irradiation energy of the above is controlled to be distributed in multiple stages of three or more stages. Therefore, according to this configuration, the irradiation energy of the UV light applied to the ultraviolet curable resin 162A corresponds only to the upper (1) graph, the upper (2) graph, the upper (3) graph, or the upper (4) graph. Compared with the case of the distribution of irradiation energy, it is possible to reduce the distortion caused by the ultraviolet curable resin 162A due to the curing rate of the ultraviolet curable resin 162A.
- the control unit 30A1 so that the irradiation energy of the UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A has a distribution of the irradiation energy according to the transfer function shown in the upper graph (3).
- the irradiation energy is controlled to be distributed in multiple stages of 3 or more stages. Therefore, according to this configuration, the irradiation energy of the UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A is due to the curing rate of the ultraviolet curable resin 162A as compared with the case where the transfer function of the projection optical system 126 is not considered. Therefore, the distortion generated by the ultraviolet curable resin 162A can be reduced.
- the control unit 30A1 so that the irradiation energy of the UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A has a distribution of the irradiation energy according to the transfer function shown in the upper graph (4).
- the irradiation energy is controlled to be distributed in multiple stages of 3 or more stages. Therefore, according to this configuration, the curing speed of the ultraviolet curable resin 162A is higher than that in the case where the irradiation energy of the UV light applied to the ultraviolet curable resin 162A is the irradiation energy in which the transfer functions of the lens 16 and the negative lens 162 are not considered. It is possible to reduce the distortion caused by the ultraviolet curable resin 162A.
- the ultraviolet curable resin 162A has a uniform thickness
- the control unit 30A1 modulates the pulse width so as to make the distribution of the irradiation energy of the UV light applied to the ultraviolet curable resin 162A uniform. Is done. Therefore, according to this configuration, the ultraviolet curable resin 162A having a uniform thickness has a uniform thickness as compared with the case where the irradiation energy distribution of the UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A has a non-uniform thickness. Can be cured at a uniform rate.
- a plurality of micromirrors 124A are arranged in a plane. Therefore, according to this configuration, it is possible to reduce the distortion caused by the ultraviolet curable resin 162A due to the curing speed of the ultraviolet curable resin 162A as compared with the case where the micromirror 124A is not arranged in a plane.
- the correction control is performed by the control unit 30A1, so that the ratio of the on time and the off time of the micromirror 124A is changed according to the change with time, and the irradiation energy is changed according to the change with time. Will be done. Therefore, according to this configuration, it is possible to suppress the occurrence of a situation in which the ultraviolet curable resin 162A is not cured with the change with time, as compared with the case where the irradiation energy is not changed with the change with time.
- the amount of UV light reflected by the DMD 124 is detected by the photodetector 128, and the control unit 30A1 performs correction control according to the detection result of the photodetector 128. Therefore, according to this configuration, as compared with the case where the irradiation energy of UV light is changed regardless of the detection result of the photodetector 128, the amount of UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A changes with time. It is possible to make up for the lack of light with high accuracy.
- the change with time in the amount of UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A without removing the light source 120 and DMD 124 from the light irradiation device 110 and inspecting the change with time of the light source 120 and DMD 124. It is possible to identify the amount of light that is insufficient due to the above.
- the amount of UV light is detected by the photodetector 142. Therefore, according to this configuration, according to the amount of light detected by the photodetector 142, it is possible to specify the amount of light that is insufficient with time in the amount of UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A.
- the irradiation time per UV light for the ultraviolet curable resin 162A is set to be less than the radical life. Therefore, according to this configuration, the radicals generated from the ultraviolet curable resin 162A by the previous irradiation of UV light are the radicals of this UV, as compared with the case where the irradiation time of UV light to the ultraviolet curable resin 162A is longer than the radical life. It is possible to make it less susceptible to the influence of radicals generated from the ultraviolet curable resin 162A by irradiation with light.
- the degree of continuity of the degree of curing between the compartmentalized regions of the ultraviolet curable resin 162A is improved as compared with the case where the irradiation time of UV light for the ultraviolet curable resin 162A is longer than the radical life. That is, the strain generated in the ultraviolet curable resin 12 due to the effective speed of the ultraviolet curable resin 12 can be reduced as compared with the case where the irradiation time of UV light for the ultraviolet curable resin 162A is longer than the radical life.
- UV light from the light source 120 is irradiated to the ultraviolet curable resin 162A via the DMD 124 for each division region, so that radicals are generated from the ultraviolet curable resin 162A and the radical polymerization reaction is stopped.
- UV light is superimposed on the ultraviolet curable resin 162A.
- the term "before the radical polymerization reaction is stopped” means, in other words, during the growth of the radical or before reaching the lifetime of the radical. Therefore, according to this configuration, the degree of continuity of the degree of curing between the divided regions of the ultraviolet curable resin 162A is increased as compared with the case where the ultraviolet curable resin 162A is irradiated with UV light after the radical polymerization reaction is stopped.
- the strain generated in the ultraviolet curable resin 162A due to the curing rate of the ultraviolet curable resin 162A is reduced as compared with the case where the ultraviolet curable resin 162A is irradiated with UV light after the radical polymerization reaction is stopped. Can be done.
- the irradiation unit 118 irradiates the entire region of the ultraviolet curable resin 162A in a planar manner. Therefore, according to this configuration, the time required for irradiating the entire region of the ultraviolet curable resin 162A with UV light is shortened as compared with the case where the entire region of the ultraviolet curable resin 162A is irradiated with UV light by the line scanning method. be able to.
- the irradiation energy change table 132A is stored in the storage device 32 as an example of the distribution information showing the distribution of the irradiation energy of the UV light irradiated to the ultraviolet curable resin 162A.
- the technique of the present disclosure is not limited to this.
- the irradiation energy change table 132A may be accepted by the external I / F40. That is, the irradiation energy change table 132A may be provided to the light irradiation device 110 from an external device such as a USB memory, a personal computer, and / or a server via an external I / F40.
- the external I / F40 is an example of a "reception unit" related to the technology of the present disclosure.
- the irradiation energy change table 132A received by the external I / F 40 is overwritten and stored in the storage device 32. Then, as described in the second embodiment, the control unit 30A1 changes the irradiation energy of UV light for each division region according to the irradiation energy change table 132A stored in the storage device 32. Therefore, according to this configuration, UV light can be applied to the ultraviolet curable resin 162A with an irradiation energy distribution suitable for each ultraviolet curable resin 162A, as compared with the case where the irradiation energy change table 132A is unchanged.
- the control unit controls to distribute the irradiation energy of UV light in multiple stages of three or more stages so that the irradiation energy is distributed according to the optical characteristics of the lens 16 and the negative lens 162 and the optical characteristics of the jig 163. It may be done by 30A1.
- the curing speed of the ultraviolet curable resin 162A is different from the case where the irradiation energy in which the optical characteristics of the lens 16 and the negative lens 162 and the optical characteristics of the jig 163 are not taken into consideration is applied.
- the distortion generated by the ultraviolet curable resin 162A can be reduced.
- the distribution of the irradiation energy according to the optical characteristics of the lens 16 and the negative lens 162 included in the bonded lens 160 is adopted.
- the distribution of irradiation energy according to the optical characteristics of the single lens may be adopted.
- the program may be stored in the storage medium 600.
- the program stored in the storage medium 600 is installed in the computer 30, and the CPU 30A executes the above-mentioned UV light irradiation processing and correction control according to the program.
- An example of the storage medium 600 is an arbitrary portable storage medium such as a CD-ROM, a DVD-ROM, an SSD, or a USB memory.
- the program is stored in a storage unit of another computer or server device connected to the computer 30 via a communication network (not shown), and the program is stored in the storage unit of the computer 30 in response to the above-mentioned request of the light irradiation device 110. It may be downloaded to. In this case, the downloaded program is installed in the computer 30 and executed by the CPU 30A of the computer 30.
- the CPU 30A is a single CPU, but the technique of the present disclosure is not limited to this, and a plurality of CPUs may be adopted.
- the hardware resource for executing the above UV light irradiation processing and / or correction control the following various processors can be used.
- the processor include, as described above, software, that is, a CPU, which is a general-purpose processor that functions as a hardware resource for executing UV light irradiation processing and / or correction control by executing a program. ..
- examples of the processor include a dedicated electric circuit which is a processor having a circuit configuration specially designed for executing a specific process such as FPGA, PLD, or ASIC.
- a memory is built in or connected to each processor, and each processor executes a laser irradiation process by using the memory.
- the hardware resource that performs the UV light irradiation process and / or the correction control may be composed of one of these various processors, or a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a plurality of processors). It may be composed of a combination of FPGAs or a combination of CPU and FPGA). Further, the hardware resource for executing the UV light irradiation process and / or the correction control may be one processor.
- one processor is configured by a combination of one or more CPUs and software, and this processor is the above-mentioned first.
- this processor is the above-mentioned first.
- SoC there is a form in which a processor that realizes the functions of the entire system including a plurality of hardware resources that execute UV light irradiation processing and / or correction control with one IC chip is used. is there.
- the processing of each part described in the second embodiment is realized by using one or more of the above-mentioned various processors as hardware resources.
- UV light irradiation processing and / or correction control is just an example. Therefore, it goes without saying that unnecessary steps may be deleted, new steps may be added, or the processing order may be changed within a range that does not deviate from the purpose.
- the light irradiation device 110 includes the light detection device 128, but the light detection device 128 may be provided as needed, and the light irradiation device 110 may be provided with the light detection device 128. 128 may not be provided. Further, a first housing containing the irradiation unit 118 and a second housing containing the photodetector 128 may be provided, and the photodetector 128 may be separated from the irradiation unit 118.
- the correction control program itself may not be provided. For example, if the deteriorated light source 120 and / or DMD124 is replaced with a new one, it is not necessary to perform correction control.
- the light irradiation device 300 includes a reflection mirror 302 and an eccentricity measuring device 304.
- the UV light emitted from the projection optical system 126 is reflected by the reflection mirror 302 and incident on the eccentricity measuring device 304.
- the eccentricity measuring device 304 has an optical axis in a direction intersecting (for example, orthogonal to) the optical axis of the projection optical system 126.
- the UV light emitted from the projection optical system 126 is reflected obliquely downward by the reflection mirror 302.
- the UV light reflected by the reflection mirror 302 is applied to the ultraviolet curable resin 162A from an oblique direction with respect to the optical axis of the bonding lens 160.
- a lens 306 and a light source 308 are arranged coaxially with the bonding lens 160 below the bonding lens 160 supported by the jig 163.
- an objective lens 310 and an image sensor 312 such as a CCD are arranged coaxially with the junction lens 160 above the junction lens 160.
- the jig 163 is formed with an opening 163B through which the light emitted from the light source 308 passes.
- the eccentricity measuring device 304 includes a light source 308, a lens 306, an objective lens 310, an image sensor 312, a display device 314, and the like.
- Light emitted from the light source 308 passes through the junction lens 160 through the lens 306 and is imaged on the image pickup device 312 via the objective lens 310, and a point image is imaged by the image pickup element 312. .
- the light emitted from the light source 308 is light having a wavelength that is not sensitive to the photocurable resin.
- An image showing a point image obtained by being imaged by the image sensor 312 is displayed on the display device 314.
- the optical axis of the lens 16 and the optical axis of the negative lens 162 are previously set to include an error in allowable optical characteristics. It is necessary to adjust within the set range.
- the worker or the like moves one of the lens 16 and the negative lens 162 relative to the direction intersecting the optical axis before the curing of the ultraviolet curable resin 162A is completed.
- the work of aligning the optical axis of the lens 16 and the optical axis of the negative lens 162 within a preset range is performed.
- the worker or the like looks at the position of the image displayed on the display device 314 so that the image displayed on the display device 314 fits within the predetermined range of the screen, and the lens 16 and / or The negative lens 162 and the like are moved.
- the default range of the screen refers to a part of the entire range of the screen corresponding to the above-mentioned "preset range".
- Before curing is a period during which the lens 16 and the negative lens 162 can be relatively moved in the direction intersecting the optical axis.
- "before the completion of curing” means before the ultraviolet curable resin 162A is completely cured.
- "before the completion of curing” refers to the process of curing the ultraviolet curable resin 162A.
- "before the completion of curing” means before the completion of adhesion between the lens 16 and the negative lens 162.
- the optical axis of the lens 16 and the optical axis of the negative lens 162 are aligned within a preset range, and a junction lens 160 in which the point image is within the preset range can be obtained.
- the lens 16 and / or the negative lens 162 or the like may be moved manually by an operator or the like, or may be performed by using an actuator or the like.
- the ultraviolet curable resin 162A having a uniform thickness at a uniform speed has been described, but as shown in FIG. 26 as an example.
- the ultraviolet curable resin 162A having a non-constant thickness that is, the ultraviolet curable resin 162A having a non-uniform thickness, that is, the ultraviolet curable resin 162A having a partially different thickness
- an aspherical lens can be manufactured by curing and integrating an ultraviolet curable resin 12 having a non-constant thickness with a lens 16 which is a spherical lens.
- the thickness of the ultraviolet curable resin 12 is an example of "characteristics of the photocurable resin” according to the technique of the present disclosure. Further, the illuminance distribution of UV light according to the thickness of the ultraviolet curable resin 12 is an example of "distribution of irradiation energy according to the characteristics of the photocurable resin" according to the technique of the present disclosure.
- the influence of the characteristics of the light source 20, the influence of the characteristics of the optical system 22, and the refraction, reflection, scattering, and / or absorption of UV light in the lens 16 and the like is directed to the ultraviolet curable resin 12 as in the second embodiment.
- the irradiation energy of the UV light to be irradiated may be changed by the control unit 30A1 in multiple stages of three or more stages.
- a photodetector 128 that detects UV light emitted from the light irradiation device 200 may be provided.
- the photodetector 128 is installed on the side of the support member 14, and the actuator 316 that moves the light irradiation device 200 in the horizontal direction is installed.
- the light irradiating device 200 When irradiating the ultraviolet curable resin 12 with UV light, the light irradiating device 200 is moved above the support member 14, and when the UV light transmitted through the pixel 70A of the liquid crystal panel 70 is detected by the photodetector 128. , The light irradiation device 200 is moved above the light detection device 128.
- the plurality of pixels 70A are set to be transmitted one by one in a preset order according to the liquid crystal panel control signal, in other words, the pixel 70A is set to the open state by the liquid crystal shutter of the pixel 70A.
- the amount of transmitted UV light is detected for each pixel 70A.
- the detection data obtained by the photodetector 128 for each pixel 70A is stored in the storage device 32 in association with the division area.
- the detection data is output to the control unit 30A1 by the photodetector 128 via the external I / F 144 (see FIG. 16).
- the control unit 30A1 changes the irradiation energy according to the change with time of the light source 120 and / or the liquid crystal panel 70 (hereinafter, also simply referred to as “change with time”).
- the change in irradiation energy is realized, for example, by changing the output level of UV light from the light source 120, and the time for transmitting UV light through the pixel 70A toward the ultraviolet curable resin 162A, that is, the pixel. It can also be realized by changing the opening time of the 70A liquid crystal shutter.
- the change with time can be identified from the detection data output from the photodetector 128. Therefore, the control unit 30A1 performs correction control according to the detection result of the photodetector 128, that is, the detection data. As described above, in the light irradiation device 200, the operation of the liquid crystal panel 70 is calibrated according to the change with time of the liquid crystal panel 70.
- a MEMS such as a DMD is used as a light modulation element for modulating UV light, but instead of the DMD, a reflective liquid crystal having a plurality of light transmittance changing regions is used.
- Other types of light modulation elements such as panels may be used.
- the liquid crystal panel is an example of the "transmittance changing element" according to the technique of the present disclosure.
- the ultraviolet curable resin applied to the lens 16 is cured by irradiation with UV light, but the ultraviolet curable resin is applied to an object other than the optical element such as the lens 16. It may be a single substance.
- the light irradiation device of the present disclosure may be a 3D printer using a stereolithography method for producing a three-dimensional object by irradiating a photocurable resin with light. As a result, it is possible to manufacture a highly accurate object in which distortion is suppressed when the photocurable resin is cured.
- a and / or B is synonymous with "at least one of A and B". That is, “A and / or B” means that it may be only A, only B, or a combination of A and B. Further, in the present specification, when three or more matters are connected and expressed by "and / or", the same concept as “A and / or B" is applied.
- An irradiation part that irradiates the photocurable resin with light A light irradiation device that includes a changing part that changes the light intensity.
- the irradiation unit generates radicals from the photocurable resin by irradiating the entire region of the photocurable resin with light, and emits light from the outside of the entire region to the entire region before the radical polymerization reaction is stopped. Irradiate repeatedly,
- the changing unit is a light irradiation device that changes the intensity of light irradiated by the irradiation unit for each of the plurality of divided regions obtained by dividing the photocurable resin for each divided region.
- a light irradiation device that includes a changing part that changes the light intensity.
- the irradiation unit generates radicals from the photocurable resin by irradiating the entire region of the photocurable resin with light, and while the radicals are growing, the irradiation portion irradiates the entire region with light from the outside of the entire region.
- the changing unit is a light irradiation device that changes the intensity of light irradiated by the irradiation unit for each of the plurality of divided regions obtained by dividing the photocurable resin for each divided region.
- Appendix 3 The light irradiation device according to Appendix 1 or Appendix 2, wherein the laser is scanned over the entire region by scanning the light over the region surrounding the entire region.
- Appendix 4 The light irradiation device according to Appendix 3, wherein the region surrounding the entire region is a rectangular plane, and the laser is scanned over the entire region by scanning the light from the start point to the end point of the rectangular plane.
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Abstract
本開示の技術は、光硬化樹脂を用いて光学素子を製造する場合に光硬化樹脂の硬化速度に起因して生じる歪みを低減することができる光照射装置、光照射方法、及びプログラムを提供する。光硬化樹脂に対して光を走査する走査部と、光の強度を変更する変更部と、を含む光照射装置であって、走査部は、光硬化樹脂に対して光を走査することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの重合が完了する前に、光硬化樹脂に対して光を重ねて走査し、変更部は、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して走査部によって走査される光の強度を区分領域毎に変更する。
Description
本開示の技術は、光照射装置、光照射方法、光照射装置の動作方法、及びプログラムに関する。
特許文献1には、塗布された光硬化性樹脂を露光して硬化させる樹脂硬化方法が開示されている。特許文献1に記載の樹脂硬化方法は、光硬化性樹脂を露光する領域が光硬化性樹脂の硬化予定面積に比べて微小な面積となるように露光用の照射光をマスクで制限し、露光領域を光硬化性樹脂に対して相対的に移動させて光硬化性樹脂の硬化予定面積を1回走査する。
特許文献2には、中央部と周辺部との透過率が異なるフィルタを紫外線光源と光学素子との間に挿入し、照射光の強度分布を生成することで、樹脂層における中央部と周辺部との照度分布を均一化する方法が開示されている。
特許文献3には、液晶パネルを紫外線光源と光学素子との間に配置し、液晶パネルの透過時間と遮光時間とを制御することで照射時間の面内分布を生成し、樹脂層における中央部と周辺部との最終的な硬化時間を均一にする方法が開示されている。
本開示の技術に係る一つの実施形態は、光硬化樹脂の硬化特性が考慮されずに光硬化樹脂に光が照射される場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂で生じる歪みを低減することができる光照射装置、光照射方法、及びプログラムを提供する。
本開示の技術に係る第1の態様は、光硬化樹脂に対して光を照射する照射部と、光の強度を変更する変更部と、を含む光照射装置であって、照射部は、光硬化樹脂に対して光を照射することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの重合反応が停止する前に、光硬化樹脂に対して光を重ねて照射し、変更部は、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して照射部によって照射される光の強度を区分領域毎に変更する光照射装置である。これにより、光硬化樹脂の硬化特性が考慮されずに光硬化樹脂に光が照射される場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂で生じる歪みを低減することができる。
本開示の技術に係る第2の態様は、光硬化樹脂に対して光を照射する照射部と、光の強度を変更する変更部と、を含む光照射装置であって、照射部は、光硬化樹脂に対して光を照射することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの成長中に、光硬化樹脂に対して光を重ねて照射し、変更部は、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して照射部によって照射される光の強度を区分領域毎に変更する光照射装置である。これにより、光硬化樹脂の硬化特性が考慮されずに光硬化樹脂に光が照射される場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂で生じる歪みを低減することができる。
本開示の技術に係る第3の態様は、照射部は、光硬化樹脂に対して光を走査する第1の態様又は第2の態様に係る光照射装置である。これにより、光の走査ラインに沿って光硬化樹脂を硬化させることができる。
本開示の技術に係る第4の態様は、照射部は、ラジカルの寿命に達する前に光硬化樹脂に対して光を重ねて照射する第1の態様から第3の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。これにより、ラジカルの寿命に達した後に光硬化樹脂に対して光を重ねて照射する場合に比べ、光硬化樹脂に光が照射されることで発生させたラジカルに対して、光硬化樹脂に重ねて照射される光の影響を与え難くすることができる。
本開示の技術に係る第5の態様は、照射部は光硬化樹脂の全領域に光を照射する光照射装置である。これにより、光硬化樹脂の硬化特性が考慮されずに光硬化樹脂に光が照射される場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂の全領域で生じる歪みを低減することができる。
本開示の技術に係る第6の態様は、光硬化樹脂に対して照射される光の強度の分布を示す分布情報を受け付ける受付部を更に含み、変更部は、受付部によって受け付けられた分布情報に従って光の強度を変更する第1の態様から第5の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。これにより、内容が更新された分布情報に従って変更された強度で光を光硬化樹脂に照射することができる。
本開示の技術に係る第7の態様は、光学素子に付与されており、分布は、光学素子の光学的特性に従って定められている第6の態様に係る光照射装置である。これにより、光学素子の光学的特性とは無関係に分布が定められている場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂で生じる歪みを高精度に低減することができる。
本開示の技術に係る第8の態様は、光硬化樹脂は、光学素子が支持された支持部材と光学素子との間に介在しており、分布は、光学素子の光学的特性及び支持部材の光学的特性に従って定められている第7の態様に係る光照射装置である。これにより、光学素子の光学的特性及び支持部材の光学的特性とは無関係に分布が定められている場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂で生じる歪みを高精度に低減することができる。
本開示の技術に係る第9の態様は、光学素子は、レンズである第7の態様又は第8の態様に係る光照射装置である。これにより、レンズの光学的特性とは無関係に分布が定められている場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂で生じる歪みを高精度に低減することができる。
本開示の技術に係る第10の態様は、光硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂である第1の態様から第9の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。これにより、紫外線硬化樹脂の硬化特性が考慮されずに紫外線硬化樹脂に光が照射される場合に比べ、紫外線硬化樹脂の硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂で生じる歪みを低減することができる。
本開示の技術に係る第11の態様は、光硬化樹脂に対して光を照射する照射ステップと、光の強度を変更する変更ステップと、を含む光照射方法であって、照射ステップは、光硬化樹脂に対して光を照射することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの重合反応が停止する前に、光硬化樹脂に対して光を重ねて照射し、変更ステップは、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して照射ステップによって照射される光の強度を区分領域毎に変更する光照射方法である。これにより、光硬化樹脂の硬化特性が考慮されずに光硬化樹脂に光が照射される場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂で生じる歪みを低減することができる。
本開示の技術に係る第12の態様は、光硬化樹脂に対して光を照射する照射ステップと、光の強度を変更する変更ステップと、を含む光照射方法であって、照射ステップは、光硬化樹脂に対して光を照射することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの成長中に、光硬化樹脂に対して光を重ねて照射し、変更ステップは、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して照射ステップによって照射される光の強度を区分領域毎に変更する光照射方法である。これにより、光硬化樹脂の硬化特性が考慮されずに光硬化樹脂に光が照射される場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂で生じる歪みを低減することができる。
本開示の技術に係る第13の態様は、コンピュータを、第1の態様から第10の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置に含まれる変更部として機能させるためのプログラムである。これにより、光硬化樹脂の硬化特性が考慮されずに光硬化樹脂に光が照射される場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂で生じる歪みを低減することができる。
本開示の技術に係る第14の態様は、光源から出射された光を変調する光変調素子を備え、光源から出射された光を光変調素子を介して光硬化樹脂に照射する照射部と、光変調素子の制御を行うことで光硬化樹脂に向かう光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させる制御部と、を含む光照射装置である。
本開示の技術に係る第15の態様は、光変調素子は、光源から出射された光の反射の向きを変更可能な複数の反射部材を備えた反射方向変更素子又は光源から出射された光の透過率を変更可能な複数の光透過率変更領域を有する透過率変更素子であり、照射部は、光源から出射された光を複数の反射部材又は複数の光透過率変更領域を介して光硬化樹脂に照射し、制御部は、反射部材による光の反射の向きを変更する制御又は光透過率変更領域の透過率を変更する制御を行う第14の態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第16の態様は、制御は、光硬化樹脂の特性に応じた照射エネルギーの分布とする制御である第14の態様又は第15の態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第17の態様は、照射部は、変調された光を光硬化樹脂に投影する投影光学系を有し、制御は、投影光学系の特性に応じた照射エネルギーの分布とする制御である第14の態様から第16の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第18の態様は、光硬化樹脂は、光学素子に付与されており、制御は、光学素子の光学的特性に応じた照射エネルギーの分布とする制御である第14の態様から第17の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。これにより、光硬化樹脂の硬化特性が考慮されずに光硬化樹脂に光が照射される場合に比べ、光硬化樹脂の硬化速度に起因して光硬化樹脂の全領域で生じる歪みを低減することができる。
本開示の技術に係る第19の態様は、光硬化樹脂は、光学素子を支持する支持部材と光学素子との間に介在しており、制御は、光学素子の光学的特性、及び支持部材の光学的特性に応じた分布とする制御である第18の態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第20の態様は、光学素子は、レンズである第18の態様又は第19の態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第21の態様は、光硬化樹脂が均一の厚みである場合、制御は、光硬化樹脂に照射される光の照射エネルギーの分布を均一にする制御である第14の態様から第20の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第22の態様は、複数の反射部材又は複数の光透過率変更領域は、平面状に配置されている第15の態様、第15の態様を引用する第16の態様から第21の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第23の態様は、制御部は、光源及び光変調素子のうちの少なくとも一方の経時変化に応じて、照射エネルギーを変更する補正制御を行う第14の態様から第22の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第24の態様は、反射部材で反射された光又は光透過率変更領域を透過した光の光量を検出する光検出部を備え、制御部は、光検出部の検出結果に応じて補正制御を行う第15の態様を引用する第23の態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第25の態様は、光検出部は、反射部材から見た場合に、光硬化樹脂とは異なる方向に配置され、制御部は、光検出部が光量を検出する場合に、光源から出射された光を反射部材で光検出部に向けて反射させる制御を行う第24の態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第26の態様は、反射方向変更素子は、MEMSである第15の態様、第15の態様を引用する第16の態様から第21の態様及び第22の態様から第25態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第27の態様は、MEMSは、DMDである第26の態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第28の態様は、照射の1回当たりの照射時間は、光硬化樹脂のラジカル寿命未満の時間に設定されている第14の態様から第27の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第29の態様は、制御部は、光変調素子を介した照射部からの光を光硬化樹脂に照射させることで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの重合反応が停止する前に、光硬化樹脂に対して光を重ねて照射させる制御を行う第14の態様から第27の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第30の態様は、制御部は、光変調素子を介した照射部からの光を光硬化樹脂に照射させることで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの成長中に、光硬化樹脂に対して光を重ねて照射させる制御を行う第14の態様から第27の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第31の態様は、制御部は、光変調素子を介した照射部からの光を光硬化樹脂に照射させることで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの寿命に達する前に光硬化樹脂に対して光を重ねて照射する制御を行う第14の態様から第30の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第32の態様は、照射部は、光硬化樹脂の全領域に対して光を面状に照射する第14の態様から第31の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第33の態様は、光硬化樹脂に対する照射エネルギーの分布を示す分布情報を受け付ける受付部を更に含み、制御部は、受付部によって受け付けられた分布情報に従って照射エネルギーを変更する第14の態様から第32の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第34の態様は、光は、UV光であり、光硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂である第14の態様から第33の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置である。
本開示の技術に係る第35の態様は、光源から出射された光を変調する光変調素子を備えた光照射装置の動作方法であって、光源から出射された光を光変調素子を介して光硬化樹脂に照射する照射ステップと、光変調素子の制御を行うことで光硬化樹脂に向かう光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させる制御ステップと、を含む光照射装置の動作方法である。
本開示の技術に係る第36の態様は、コンピュータを、第14の態様から第34の態様の何れか1つの態様に係る光照射装置に含まれる制御部として機能させるためのプログラムである。
本開示の技術に係る第37の態様は、光硬化樹脂に対して光を照射する照射部と、光の強度を変更するプロセッサと、を含む光照射装置であって、照射部は、光硬化樹脂に対して光を照射することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの重合反応が停止する前に、光硬化樹脂に対して光を重ねて照射し、プロセッサは、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して照射部によって照射される光の強度を区分領域毎に変更する光照射装置である。
本開示の技術に係る第38の態様は、光源から出射された光を変調する光変調素子を備え、光源から出射された光を光変調素子を介して光硬化樹脂に照射する照射部と、光変調素子の制御を行うことで光硬化樹脂に向かう光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させるプロセッサと、を含む光照射装置である。
[第1の実施形態]
添付図面に従って本開示の技術に係る第1の実施形態について説明する。
添付図面に従って本開示の技術に係る第1の実施形態について説明する。
先ず、以下の説明で使用される文言について説明する。
CPUとは、“Central Processing Unit”の略称を指す。RAMとは、“Random Access Memory”の略称を指す。ROMとは、“Read Only Memory”の略称を指す。ASICとは、“Application Specific Integrated Circuit”の略称を指す。PLDとは、“Programmable Logic Device”の略称を指す。FPGAとは、“Field-Programmable Gate Array”の略称を指す。AFEとは、“Analog Front End”の略称を指す。DSPとは、“Digital Signal Processor”の略称を指す。SoCとは、“System-on-a-chip”の略称を指す。
SSDとは、“Solid State Drive”の略称を指す。DVD-ROMとは、“Digital Versatile Disc Read Only Memory”の略称を指す。USBとは、“Universal Serial Bus”の略称を指す。HDDとは、“Hard Disk Drive”の略称を指す。EEPROMとは、“Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory”の略称を指す。ELとは、“Electro-Luminescence”の略称を指す。I/Fとは、“Interface”の略称を指す。UIとは、“User Interface”の略称を指す。I/Oとは、“Input Output Interface”の略称を指す。
UVとは、“Ultra Violet”の略称を指す。3Dとは、“3 Dimensions”の略称を指す。MEMSとは、“Micro Electro Mechanical Systems”の略称を指す。LEDとは、“Light Emitting Diode”の略称を指す。PWMとは、“Pulse Width Modulation”の略称を指す。
また、以下の説明において、「平行」とは、完全な平行の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの平行を指す。また、以下の説明において、「鉛直」とは、完全な鉛直の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの鉛直を指す。また、以下の説明において、「水平」とは、完全な水平の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの水平を指す。また、以下の説明において、「直交」とは、完全な直交の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの直交を指す。また、以下の説明において、「一定」とは、完全な一定の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの一定を指す。また、以下の説明において、「同等」とは、完全な同等の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの同等を指す。また、以下の説明において、「同一」とは、完全な同一の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの同一を指す。また、以下の説明において、「一致」とは、完全な一致の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの一致を指す。また、以下の説明において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、以下の説明において、「均一」とは、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差、例えば、±数(一桁)%、一例として±5%未満の誤差を指す。
また、以下の説明において、「平行」とは、完全な平行の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの平行を指す。また、以下の説明において、「鉛直」とは、完全な鉛直の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの鉛直を指す。また、以下の説明において、「水平」とは、完全な水平の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの水平を指す。また、以下の説明において、「直交」とは、完全な直交の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの直交を指す。また、以下の説明において、「一定」とは、完全な一定の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの一定を指す。また、以下の説明において、「同等」とは、完全な同等の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの同等を指す。また、以下の説明において、「同一」とは、完全な同一の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの同一を指す。また、以下の説明において、「一致」とは、完全な一致の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いでの一致を指す。また、以下の説明において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、以下の説明において、「均一」とは、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差、例えば、±数(一桁)%、一例として±5%未満の誤差を指す。
一例として図1に示すように、光照射装置10は、紫外線レーザ(以下、単に「レーザ」と称する)を紫外線硬化樹脂12に照射する装置である。紫外線硬化樹脂12は、紫外線に反応してラジカルを発生させる硬化剤を有する光硬化樹脂である。なお、レーザは、本開示の技術に係る「光」の一例である。
紫外線硬化樹脂12は、本開示の技術に係る光硬化樹脂の一例であり、レンズ16に付与されている。図1に示す例では、紫外線硬化樹脂12は、レンズ16の片面16Aに付与されている。ここで、「付与」の一例としては、塗布が挙げられる。レンズ16は、本開示の技術に係る「光学素子」の一例であり、支持部材14に収容されている。なお、支持部材14の一例としては金型が挙げられる。支持部材14は下型であり、図1に示す例では、上型が外された上体の支持部材14が示されている。
支持部材14には、収容面14Aが形成されており、レンズ16の片面16A側が収容されている。収容面14Aは、レンズ16の片面16Aの形状に対応する形状に形成されている。すなわち、図1に示す例では、レンズ16が正レンズ(凸レンズ)であるので、収容面14Aは、片面16Aの凸状に対応する凹状に形成されている。紫外線硬化樹脂12は、支持部材14とレンズ16との間に介在している。具体的には、紫外線硬化樹脂12は、片面16Aと収容面14Aとの間に介在している。
紫外線硬化樹脂12は片面16Aと収容面14Aとの間に介在しているので、紫外線硬化樹脂12には収容面14Aの形状が写され、紫外線硬化樹脂12が硬化することで、例えば、片面16Aに対して、紫外線硬化樹脂12による非球面形状の光透過層が形成される。ここで、「光透過層」とは、可視光を透過させる層を指す。ここでは、光透過層の一例として可視光を透過させる層が例示されているが、本開示の技術はこれに限らず、UV光等の他波長域の光を透過させる層であってもよい。
光照射装置10は、照射部18を備えている。照射部18は、紫外線硬化樹脂12に対してレーザを照射する。照射部18は、光源20、光学系22、及びスキャナミラー24を備えている。光源20は、レーザ装置であり、光学系22に対してレーザを出射する。光源20の一例としては、半導体レーザ装置が挙げられる。光学系22は、例えば、複数のレンズを有する光学系であり、光源20から入射されたレーザをスキャナミラー24に導く。本開示の実施形態では、スキャナミラー24の一例として、ガルバノミラーが採用されている。スキャナミラー24は、第1ガルバノミラー24Aと第2ガルバノミラー24Bと、を備えている。第1ガルバノミラー24Aは、光学系22から導かれたレーザを第2ガルバノミラー24Bに向けて反射し、X方向に向きを変えることでレーザを主走査する。また、第2ガルバノミラー24Bは、第2ガルバノミラー24Bで反射されたレーザをレンズ16に向けて反射し、Y方向に向きを変えることでレーザを副走査する。X方向とY方向は互いに交差する方向である。本開示の実施形態において、X方向とは、例えば、後述の行方向(図4参照)に相当する方向を指し、Y方向とは、例えば、後述の列方向(図4参照)に相当する方向を指す。
このように、スキャナミラー24は、光学系22から導かれたレーザをレンズ16に向けて反射することで、レーザを、レンズ16を介して紫外線硬化樹脂12に照射する。スキャナミラー24の向きが変更されることによって、レーザは、一例として図1に示す破線矢印方向に走査する。ここで、「走査」とは、直線状に行われるレーザの照射を指す。なお、ここでは、「走査」の一例として、直線状に行われるレーザの照射を例示しているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、「走査」は、曲線状に行われるレーザの照射であってもよい。この場合、X方向とY方向との位相差を変えることで同心円状のパターンを径方向に移動させながらスキャンするようにしてもよい。なお、このスキャンは、一般的に、直線状のスキャンであるラスタースキャンに対して、ベクタースキャンと称される。
ここでは、スキャナミラー24の一例として、ガルバノミラーを挙げて説明しているが、スキャナミラー24として、MEMSミラーを用いてもよい。MEMSミラーの場合、単一のデバイスにより2軸(X方向及びY方向)のスキャンが可能である。また、スキャナミラー24として、リゾナントミラーを用いてもよい。リゾナントミラーは、ガルバノミラーと同様に、単一のデバイスにより1軸のスキャンが行われるので、一対のデバイス
(例えば、X方向用スキャンのデバイスとY方向用スキャンのデバイス)により2軸のスキャンが行われることで面走査が実現される。なお、MEMSミラーの一例であるDMDについては、第2の実施形態で説明する。
(例えば、X方向用スキャンのデバイスとY方向用スキャンのデバイス)により2軸のスキャンが行われることで面走査が実現される。なお、MEMSミラーの一例であるDMDについては、第2の実施形態で説明する。
なお、図1に示す例では、スキャナミラー24で反射したレーザが、片面16Aと紫外線硬化樹脂12との接触面で集光するように、光源20、光学系22、及びスキャナミラー24が配置されている。
一例として図2に示すように、光照射装置10は、コンピュータ30、記憶装置32、UI系デバイス34、スキャナドライバ36、光源ドライバ38、外部I/F40、及びI/O42を備えている。
コンピュータ30は、CPU30A、ROM30B、及びRAM30Cを備えている。CPU30A、ROM30B、及びRAM30Cは、バスライン48を介して相互に接続されている。
ROM30Bには、各種プログラムが記憶されている。CPU30Aは、ROM30Bから各種プログラムを読み出し、読み出した各種プログラムをRAM30Cに展開する。CPU30Aは、RAM30Cに展開した各種プログラムに従って光照射装置10の全体を制御する。
I/O42は、入出力ポート(図示省略)を備えており、入出力ポートを介して記憶装置32、UI系デバイス34、スキャナドライバ36、光源ドライバ38、及び外部I/F40がI/O42に接続されている。I/O42は、バスライン48に接続されており、CPU30Aは、I/O42を介して記憶装置32、UI系デバイス34、スキャナドライバ36、光源ドライバ38、及び外部I/F40と各種情報の授受を行う。
記憶装置32は、SSD、HDD、又はEEPROM等の不揮発性の記憶装置である。CPU30Aは、記憶装置32に対して各種情報の読み書きを行う。
UI系デバイス34は、ディスプレイ34A及び受付デバイス34Bを備えている。ディスプレイ34Aは、CPU30Aの制御下で、画像等を表示する。ディスプレイ34Aの一例としては、液晶ディスプレイが挙げられる。ディスプレイ34Aは、液晶ディスプレイではなく、有機ELディスプレイ等の他のディスプレイであってもよい。受付デバイス34Bは、タッチパネル及びハードキー等を備えており、ユーザから各種指示を受け付け、CPU30Aは、受付デバイス34Bによって受け付けられた各種指示に従って動作する。なお、ここでは、受付デバイス34Bの一例として、タッチパネル及びハードキー等を例示しているが、本開示の技術はこれに限定されず、タッチパネル、ハードキー、キーボード、及びマウスのうちの少なくとも1つであってもよく、ユーザの指示を受け付けるデバイスであればよい。
スキャナドライバ36は、ASICを有するデバイスであり、スキャナミラー24に接続されている。スキャナドライバ36は、CPU30Aからの指示に従って、スキャナミラー24を駆動させる。
光源ドライバ38は、ASICを有するデバイスであり、光源20に接続されている。光源ドライバ38は、CPU30Aからの指示に従って、光源20を駆動させることで光源20からレーザを出射させたり、レーザの出射を停止させたり、レーザの強度を変更したりする。具体的には、光源ドライバ38は、CPU30Aからの指示に従って、光源20に対してレーザを出射させるタイミング、レーザの出射を停止させるタイミング、及びレーザの強度の変更等を制御する。
紫外線硬化樹脂12に対するレーザの走査は、CPU30Aからの指示に従って光源ドライバ38によって光源20が制御され、かつ、CPU30Aからの指示に従ってスキャナドライバ36によってスキャナミラー24の向きが変更されることで実現される。
外部I/F40は、FPGAを有する通信デバイスである。外部I/F40には、パーソナル・コンピュータ、USBメモリ、外付けSSD、外付けHDD、EEPROM、及びメモリカード等の外部装置(図示省略)が接続される。外部I/F40は、CPU30Aと外部装置との間の各種情報の授受を司る。
一例として図3に示すように、記憶装置32には、レーザ強度テーブル32Aが記憶されている。レーザ強度テーブル32Aは、外部I/F40によって受け付けられ、外部I/F40によって受け付けられたレーザ強度テーブル32AがCPU30Aによって記憶装置32に記憶される。なお、レーザ強度テーブル32Aは、本開示の技術に係る「分布情報」の一例である。また、外部I/F40は、本開示の技術に係る「受付部」の一例である。
ROM30Bには、レーザ照射プログラム30B1が記憶されている。CPU30Aは、ROM30Bからレーザ照射プログラム30B1を読み出し、読み出したレーザ照射プログラム30B1をRAM30Cに展開する。CPU30Aは、RAM30Cに展開したレーザ照射プログラム30B1を実行することで、制御部30A1及び同期信号供給部30A2として動作する。ここで、制御部30A1は、本開示の技術に係る「変更部」の一例であり、レーザの強度を変更する。具体的には、制御部30A1は、レーザ強度テーブル32Aに従ってレーザの強度を変更する。
同期信号供給部30A2は、基準クロック(図示省略)に基づいて同期信号を生成し、生成した同期信号を制御部30A1に供給する。これにより、制御部30A1は、同期信号供給部30A2から同期信号が供給されることで、供給された同期信号に従ってスキャナドライバ36の動作と光源ドライバ38の動作とを同期させる。
制御部30A1は、スキャナドライバ36に対してスキャナ制御信号を供給することでスキャナドライバ36を制御し、光源ドライバ38に対してパルス信号を供給することで光源ドライバ38を制御する。スキャナドライバ36に対するスキャナ制御信号の供給、及び光源ドライバ38に対するパルス信号の供給は同期している。スキャナドライバ36に対するスキャナ制御信号の供給と及び光源ドライバ38に対するパルス信号の供給との同期は、制御部30A1に同期信号が供給されることによって実現される。
光源ドライバ38は、制御部30A1から供給されたパルス信号に従って、光源20を制御することでレーザの出力をオンオフさせる。パルス幅は、後述の区分領域の各々に対するレーザの照射時間以下である。また、光源ドライバ38の制御下で、光源20によって、後述する紫外線硬化樹脂12の全領域(図4参照)に対するレーザの照射が複数回繰り返される。レーザの強度の変更は、後述の区分領域毎に、パルス信号のパルス幅が制御部30A1によって変更されることで実現される。具体的には、一例として図14に示すように、後述の区分領域毎にパルス信号のデューティ比が制御部30A1によって変更されることで、各区分領域に対するレーザの強度が変更される。なお、以下では、説明の便宜上、パルス信号に従ってオンオフされるレーザの照射を、「パルス照射」とも称する。
スキャナ制御信号は、スキャナミラー24の向きを示す信号であり、スキャナドライバ36は、制御部30A1から供給されたスキャナ制御信号に従ってスキャナミラー24の向きを変更する。光源20から出射されたレーザは、光学系22によってスキャナミラー24に導かれるとスキャナミラー24で反射され、スキャナミラー24の向きが変更されることで紫外線硬化樹脂12に対してレーザが走査される。
一例として図4に示すように、光照射装置10では、片面16Aに対する平面視において、紫外線硬化樹脂12の全領域に対して矩形状平面50が制御部30A1によって設定される。矩形状平面50とは、片面16Aに対する平面視で、紫外線硬化樹脂12の全領域を取り囲む矩形状の平面を指す。紫外線硬化樹脂12の全領域は、本開示の技術に係る「特定領域」及び「光硬化樹脂の全領域」の一例である。ここで、紫外線硬化樹脂12の全領域とは、紫外線硬化樹脂12の平面視での外面のうちの全領域を指す。すなわち、図4に示す例において、紫外線硬化樹脂12の全領域とは、片面16Aに対する平面視で、紫外線硬化樹脂12のうちの片面16A側に面している領域、換言すると、片面16Aに対して付与された紫外線硬化樹脂12の面領域を指す。更に換言すると、紫外線硬化樹脂12の全領域は、レンズ16を介して第2ガルバノミラー24B側に露出している面(露出面)とも言える。紫外線硬化樹脂12の外面のうちの全領域(面状領域)に対してレーザが照射されることで、紫外線硬化樹脂12の立体状全領域(全樹脂)、すなわち、紫外線硬化樹脂12の立体視での全領域(全容積)に対して光が照射される。
スキャナミラー24は、矩形状平面50に対してレーザを走査する。矩形状平面50は、レーザのビーム径に応じて第N行第N列で分割されており、分割されることで得られた各区分領域の位置は行番号及び列番号で特定される。つまり、矩形状平面50内の位置が2次元座標で特定可能とされている場合、行番号は、2次元座標のうちのX座標に相当し、列番号は2次元座標のうちのY座標に相当する。なお、1つ分の区分領域は、例えば、レーザのビーム径に外接する矩形枠で囲まれた領域である。
紫外線硬化樹脂12は、平面視において、矩形状平面50の各区分領域によって区分けされており、矩形状平面50の各区分領域によって区分けされることで得られた複数の区分領域の各位置は、矩形状平面50の各区画領域と同様に、行番号及び列番号で特定される。なお、ここで、「複数の区分領域」は、本開示の技術に係る「複数の区分領域」の一例である。以下では、説明の便宜上、紫外線硬化樹脂12が矩形状平面50の各区分領域によって区分けされることで得られた複数の区分領域の各々を、単に「区分領域」又は「紫外線硬化樹脂12の区分領域」とも称する。
レーザは、スキャナミラー24の向きが変更されることによって、矩形状平面50の始点から終点にかけて行毎に且つ列毎に走査される。換言すると、レーザは、行方向に主走査され、列方向に副走査される。主走査方向の走査経路は、第1列から第N列にかけての行方向に沿う直線上にあり、第1行から第N行にかけて1行毎にレーザの走査が行われる。
光源20は、矩形状平面50内の1つ分の区分領域に対して、光源ドライバ38にパルス信号が供給される毎に、パルス信号に応じたレーザを照射する。すなわち、光源ドライバ38に複数個のパルス信号が供給されることで、矩形状平面50内の1つ分の区分領域に対してレーザが重ねて照射される。
なお、以下では、説明の便宜上、矩形状平面50の1つ分の区分領域に対するレーザの照射用として光源ドライバ38に供給される一対のパルス信号のうち、供給順序が先のパルス信号を先発パルス信号と称し、供給順序が後のパルス信号を後発パルス信号と称する。ここで、「一対のパルス信号」とは、矩形状平面50内の1つ分の区分領域に対するレーザの照射用のパルス信号として光源ドライバ38に供給されるパルス信号のうち、光源ドライバ38に供給される順序が時間的に隣り合う2つのパルス信号を指す。また、以下では、説明の便宜上、供給されたパルス信号に従って光源ドライバ38が光源20を作動させることで実現されるレーザの照射を、「パルス信号に基づくレーザの照射」とも称する。
光照射装置10では、照射部18により、矩形状平面50の始点から終点にかけて行毎に且つ列毎に、区分領域に対してパルス信号に従ってレーザが照射されることで、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザが走査される。すなわち、紫外線硬化樹脂12の外側に存在する始点から終点にかけて、紫外線硬化樹脂12よりも広い領域として規定された矩形状平面50に対してレーザが走査されることで、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してもレーザが走査される。換言すると、紫外線硬化樹脂12の外側に存在する始点が属する列から、紫外線硬化樹脂12の外側に存在する終点が属する列にかけてレーザが走査されることで、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してもレーザが走査される。なお、ここでは、矩形状平面50が例示されているが、これに限らず、平面視で紫外線硬化樹脂12よりも広く、かつ、紫外線硬化樹脂12を取り囲む領域であれば、如何なる形状の領域であってもよい。
一例として図5に示すように、レーザ強度テーブル32Aは、紫外線硬化樹脂12の全領域に対して照射されるレーザの強度の分布を示す分布情報である。レーザ強度テーブル32Aでは、行番号、列番号、及びレーザの強度が対応付けられている。レーザ強度テーブル32Aにおいて、行番号及び列番号は、矩形状平面50の全区分領域の位置を特定する位置特定情報である。つまり、位置特定情報には、紫外線硬化樹脂12の複数の区分領域の各々の位置を特定する情報も含まれている。位置特定情報の各々に対しては、レーザの強度を示す強度情報が対応付けられている。すなわち、レーザ強度テーブル32Aでは、矩形状平面50の全区分領域の各々に対して照射されるレーザの強度が区分領域毎に規定されている。これは、レーザ強度テーブル32Aでは、紫外線硬化樹脂12の複数の区分領域の各々に対して照射されるレーザの強度が区分領域毎に規定されていることを意味する。なぜならば、矩形状平面50の全区分領域には、紫外線硬化樹脂12の複数の区分領域も含まれているからである。
レーザ強度テーブル32Aでの強度情報により示されるレーザの強度の分布は、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザが照射された場合に紫外線硬化樹脂12の全領域が均一に硬化されるように、実機による試験及び/又はコンピュータシミュレーションにより、支持部材14の光学的特性及びレンズ16の光学的特性に従って予め導出されている。なお、ここで、支持部材14の光学的特性の一例としては、収容面14A及び収容面14Aの周辺に対してレーザが走査された場合に生じる拡散反射(乱反射)が挙げられる。収容面14A及び収容面14Aの周辺は、例えば、支持部材14のうちの矩形状平面50によって囲まれる領域内を指す。また、レンズ16の光学的特性の一例としては、屈折、反射、吸収、及び散乱等が挙げられる。
ところで、高分子のラジカル重合反応定数を測定する方法として、パルスレーザが断続的に照射されることによって硬化された樹脂の分子量を基に解析するパルスレーザ重合法が提案されている(参考文献:Determination of Free-Radical Propagation Rate Coefficients of Butyl, 2-Ethylhexyl, and Dodecyl Acrylates by Pulsed-Laser Polymerization.(Macromolecules 1996, 29, 4206-5215))。そして、パルスレーザ重合法により各種ラジカル重合反応の解析が行われている。
紫外線硬化樹脂12の全領域に対するレーザの照射法では、各位置特定情報により示される各位置に対してレーザがパルス照射される。すなわち、位置特定情報により示される位置に対して照射されるレーザの照射の時間間隔を一周期とした場合、紫外線硬化樹脂12の全領域を対象として、各位置特定情報により示される各位置に対して、複数周期分のレーザの照射が行われる。換言すると、紫外線硬化樹脂12の全領域を対象として、各位置特定情報により示される各位置に対して、レーザの照射が繰り返し行われる。これにより、紫外線硬化樹脂12の全領域を対象として、紫外線硬化樹脂12の複数の区分領域の各々に対してレーザが重ねて照射される。
紫外線硬化樹脂12に対するレーザの照射により生成されたラジカルは、重合反応を繰り返しながら、ラジカル濃度に依存した確率でラジカル同士が結合することで停止反応し、やがて消滅する。ここで、レーザの照射強度が一定の場合、ラジカル濃度はラジカルの生成速度、重合速度、及び停止反応速度により一定の平均値と一定の分布とを有する定常状態となる。
しかし、紫外線硬化樹脂12の全領域に対するレーザの照射による区分領域間でのラジカル濃度は、1つ分の区分領域に対してパルス信号に従ってレーザが照射される周期(以下、単に「周期」とも称する)によって異なる。例えば、光源ドライバ38に対するパルス信号の供給間隔がラジカル寿命よりも長い場合、先発パルス信号に基づくレーザの照射によって生成されたラジカルの濃度は、図6に示すように、先発パルス信号に基づくレーザの照射が行われるまでの間に徐々に低下する。そして、紫外線硬化樹脂12が後発パルス信号に基づくレーザの照射を受けた時点において、残存し重合反応を繰り返している1回目のラジカルは、新たに生成されたラジカルと結合することで消滅する。ここで、新たに生成されたラジカルとは、紫外線硬化樹脂12が2回目のパルス信号に基づくレーザの照射を受けることで生成されたラジカルを指す。紫外線硬化樹脂12に対する3回目以降のパルス信号に基づくレーザの照射によって生成されたラジカルについても同様のことが言える。このように、パルス信号の発生間隔がラジカル寿命よりも長い場合、紫外線硬化樹脂12の各区分領域では非定常状態が繰り返される。非定常状態とは、パルス信号に基づくレーザの照射によって生成されるラジカルの濃度が定常状態に比べて大きく変化する状態を指す。
なお、ここで、「ラジカル寿命」とは、ラジカルの平均寿命を指す。ラジカルの平均寿命とは、例えば、数十msを指す。また、以下では、説明の便宜上、先発パルス信号によりレーザが紫外線硬化樹脂12に対して照射されることで生成されたラジカルを「先発ラジカル」と称する。また、以下では、説明の便宜上、後発パルス信号によりレーザが紫外線硬化樹脂12に対して照射されることで生成されたラジカルを「後発ラジカル」と称する。
上記のように、紫外線硬化樹脂12の各区分領域において非定常状態が繰り返されると、後発パルス信号に基づくレーザが照射されている区分領域と、先発パルス信号に基づくレーザが照射されている区分領域とでは、重合反応が非連続的となり、区分領域間で均一な硬化速度が得られない。
そこで、光照射装置10では、一例として図7に示すように、図6に示す例に比べ、1つの区分領域に対しての先発パルス信号と後発パルス信号との時間間隔が短くされている。具体的には、照射部18(図1参照)が、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザを照射することで紫外線硬化樹脂12からラジカルを発生させ、ラジカルの重合反応が停止する前に、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザを重ねて照射する。換言すると、照射部18が、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザを照射することで紫外線硬化樹脂12からラジカルを発生させ、ラジカルの成長中に、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザを重ねて照射する。「ラジカルの重合反応が停止する前」及び「ラジカルの成長中」とは、換言すると、「ラジカルの結合が完了する前」、「ラジカルの共有結合が完了する前」、又は「ラジカルが不活性化する前」等とも言える。
「ラジカルの重合反応が停止する前」及び「ラジカルの成長中」の一例としては、「ラジカル寿命に達する前」が挙げられる。すなわち、図7に示す例のように、先発パルス信号と後発パルス信号との時間間隔がラジカル寿命未満であれば、先発ラジカルの重合結合が完結する前の状態で、後発パルス信号によりレーザが紫外線硬化樹脂12に照射されることで後発ラジカルが生成される。この場合、先発ラジカルの濃度は定常状態の平均値に相当する濃度であるので、先発パルス信号と後発パルス信号との時間間隔がラジカル寿命以上の場合に比べ、先発ラジカルは後発パルス信号に基づくレーザの照射の影響を受け難い。これは、先発ラジカルがラジカル寿命に達してから後発ラジカルが生成される場合に比べ、先発ラジカルが、後発ラジカルと結合する確率が低くなり、定常状態に近付くからである。この結果、先発ラジカルがラジカル寿命に達してから後発ラジカルが生成される場合に比べ、紫外線硬化樹脂12の区分領域間の硬化の度合いの連続性が上がる。
次に、光照射装置10の作用について図8を参照しながら説明する。図8には、レーザ照射処理の実行を開始する指示が受付デバイス34Bによって受け付けられた場合にレーザ照射プログラム30B1に従ってCPU30Aによって実行されるレーザ照射処理の流れの一例が示されている。
なお、以下では、矩形状平面50の始点からレーザの走査が開始されるように照射部18が位置決めされていることを前提として説明する。また、以下では、矩形状平面50の始点(図4参照)からレーザの走査が開始されるように位置決めされた状態でのスキャナミラーの位置を「初期位置」と称する。また、以下では、矩形状平面50の始点を、単に「始点」とも称し、矩形状平面50の終点(図4参照)を、単に「終点」とも称する。
図8に示すレーザ照射処理では、先ず、ステップST00で、制御部30A1は、レーザ強度テーブル32Aから初期位置に対応する強度情報を取得する。そして、制御部30A1は、光源20に対して、取得した強度情報により示される強度のレーザを初期位置に照射させ、その後、レーザ照射処理はステップST10へ移行する。
本ステップST100では、制御部30A1により、レーザ強度テーブル32Aから初期位置に対応する強度情報が取得され、取得された強度情報に応じてパルス信号のパルス幅が変更される。そして、パルス幅が変更されたパルス信号が制御部30A1から光源ドライバ38に供給される。そして、光源20は、光源ドライバ38の制御下で、制御部30A1から光源ドライバ38に供給されたパルス信号に応じたレーザを始点に照射する。
ステップST10で、制御部30A1は、スキャナミラー24の既定速度での駆動を開始させ、その後、レーザ照射処理はステップST12へ移行する。ここで、既定速度は、始点から終点にかけてのレーザの走査が繰り返し行われる場合に1つ分の区分領域に対するレーザの照射用の先発パルス信号と後発パルス信号との時間間隔として予め定められた周期が実現される速度である。
ここで、「予め定められた周期」とは、紫外線硬化樹脂12に対してレーザが照射されてからラジカルの重合反応が停止する前まで時間に相当する周期、換言すると、紫外線硬化樹脂12に対してレーザが照射されてからラジカルが成長している間の時間を指す。紫外線硬化樹脂12に対してレーザが照射されてからラジカルが成長している間の時間とは、すなわち、紫外線硬化樹脂12に対してレーザが照射されてからラジカル寿命に達する前までの時間を指す。
なお、ここでは、予め定められた周期として、例えば、紫外線硬化樹脂12に対してレーザが照射されてからラジカル寿命に達する前までの時間内においてレーザが走査されることで紫外線硬化樹脂12の全領域を均一に硬化させる周期が採用されている。予め定められた周期は、実機による試験及び/又はコンピュータシミュレーション等により予め導出されている。
ステップST12で、制御部30A1は、スキャナミラー24の向きが変更されたことに伴って、矩形状平面50内でのレーザの照射位置(以下、単に「照射位置」とも称する)が次の区分領域に対応する照射位置に変更されたか否かを判定する。ステップST12において、照射位置が次の区分領域に対応する照射位置に変更されていない場合は、判定が否定されて、ステップST12の判定が再び行われる。ステップST12において、照射位置が次の区分領域に対応する照射位置に変更された場合は、判定が肯定されて、レーザ照射処理はステップST14へ移行する。
ステップST14で、制御部30A1は、レーザ強度テーブル32Aから更新後の照射位置に対応する強度情報を取得する。そして、制御部30A1は、光源20に対して、取得した強度情報により示される強度のレーザを更新後の照射位置に照射させ、その後、レーザ照射処理はステップST16へ移行する。
本ステップST14では、制御部30A1により、レーザ強度テーブル32Aから更新後の照射位置に対応する強度情報が取得され、取得された強度情報に応じてパルス信号のパルス幅が変更される。そして、パルス幅が変更されたパルス信号が制御部30A1から光源ドライバ38に供給される。そして、光源20は、光源ドライバ38の制御下で、制御部30A1から光源ドライバ38に供給されたパルス信号に応じたレーザを更新後の照射位置に照射する。本ステップST14の処理が実行されることで、照射部18によって照射されるレーザの強度が紫外線硬化樹脂12の区分領域毎に変更される。
ステップST16で、制御部30A1は、レーザの照射位置が終点に到達したか否かを判定する。ステップST16において、レーザの照射位置が終点に到達していない場合は、判定が否定されて、レーザ照射処理はステップST12へ移行する。ステップST16において、レーザの照射位置が終点に到達した場合は、判定が肯定されて、レーザ照射処理はステップST18へ移行する。
ステップST18で、制御部30A1は、光源ドライバ38を介して光源20に対してレーザの照射を停止させ、その後、レーザ照射処理はステップST20へ移行する。
ステップST20で、制御部30A1は、スキャナドライバ36を制御することでスキャナミラー24を初期位置に戻し、その後、レーザ照射処理はステップST22へ移行する。
ステップST22で、制御部30A1は、始点から終点までのレーザの走査を1回の走査とした場合の走査回数が既定回数に到達したか否かを判定する。既定回数とは、紫外線硬化樹脂12の全領域を均一に硬化させる走査回数として、例えば、数百回から数千回の範囲内から予め選択された回数を指す。既定回数としては、例えば、実機による試験及び/又はコンピュータシミュレーション等により紫外線硬化樹脂12の全領域を均一に硬化させる走査回数として予め導出された値が採用されている。
ステップST22において、走査回数が既定回数に到達していない場合は、判定が否定されて、レーザ照射処理はステップST00へ移行する。ステップST22において、走査回数が既定回数に到達した場合は、判定が肯定されて、レーザ照射処理はステップST24へ移行する。
ステップST00~ステップST22の処理が実行されることで、光照射装置10では、照射部18により、紫外線硬化樹脂12の全領域に含まれる複数の区分領域の各々に対して、各区分領域のラジカルの重合反応が停止する前にレーザが重ねて照射される。
ステップST24で、制御部30A1は、スキャナドライバ36を制御することでスキャナミラーの駆動を停止させ、その後、レーザ照射処理が終了する。
以上説明したように、光照射装置10では、照射部18により、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザが照射されることで紫外線硬化樹脂12からラジカルを発生させる。また、照射部18により、ラジカルの重合反応が停止する前、換言すると、ラジカルの成長中に、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザが重ねて照射される。そして、紫外線硬化樹脂12の区分領域の各々に対して照射部18によって照射されるレーザの強度が制御部30A1によって区分領域毎に変更される。
これにより、区分領域毎に、先発パルス信号に基づくレーザの照射により生成された先発ラジカルの重合結合が完結する前の状態で、後発パルス信号によりレーザが紫外線硬化樹脂12に照射されることで後発ラジカルが生成される。この場合、先発ラジカルの濃度は定常状態の平均値に相当する濃度であるので、先発パルス信号に基づくレーザの照射が行われてから、先発ラジカルの重合結合が完結した後に後発パルス信号に基づくレーザの照射が行われる場合に比べ、先発ラジカルは後発パルス信号に基づくレーザの照射の影響を受け難い。この結果、先発ラジカルがラジカル寿命に達してから後発ラジカルが生成される場合に比べ、紫外線硬化樹脂12の区分領域間の硬化の度合いの連続性が上がる。従って、片面16Aに紫外線硬化樹脂12が付与されたレンズ16、すなわち、紫外線硬化樹脂12及びレンズ16を含む光学素子(例えば、非球面状レンズ)を製造するにあたって、先発ラジカルの重合結合が完結した後に後発パルス信号に基づくレーザの照射が行われる場合に比べ、紫外線硬化樹脂12の硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂12で生じる歪みを低減することができる。
また、光照射装置10では、照射部18により、紫外線硬化樹脂12に対してレーザが走査される。従って、レーザの走査ラインに沿って紫外線硬化樹脂12を硬化させることができる。
また、光照射装置10では、区分領域毎に先発ラジカルの寿命に達する前に後発パルス信号に基づくレーザの照射が行われる。従って、先発パルス信号と後発パルス信号との時間間隔がラジカル寿命以上の場合に比べ、先発ラジカルが後発パルス信号に基づくレーザの照射の影響を受け難くすることができる。
また、光照射装置10では、照射部18により、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザが照射される。従って、片面16Aに紫外線硬化樹脂12が付与されたレンズ16、すなわち、紫外線硬化樹脂12及びレンズ16を含む光学素子を製造するにあたって、先発ラジカルの重合結合が完結した後に後発パルス信号に基づくレーザの照射が行われる場合に比べ、紫外線硬化樹脂12の全領域の硬化速度に起因して生じる歪みを低減することができる。
また、光照射装置10では、外部I/F40によってレーザ強度テーブル32Aが受け付けられ、受け付けられたレーザ強度テーブル32Aが記憶装置32に記憶される。これにより、記憶装置32に記憶されるレーザ強度テーブル32Aの内容が更新される。そして、記憶装置32に記憶されたレーザ強度テーブル32Aに従って制御部30A1によってレーザの強度が変更される。従って、内容が更新されたレーザ強度テーブル32Aから導き出された強度でレーザを紫外線硬化樹脂12に照射することができる。
また、光照射装置10では、レーザ強度テーブル32Aが、レンズ16の光学的特性に従って定められている。従って、レーザ強度テーブル32Aがレンズ16の光学的特性とは無関係に定められている場合に比べ、レンズ16に付与された紫外線硬化樹脂12の硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂12で生じる歪みを高精度に低減することができる。
更に、光照射装置10では、レーザ強度テーブル32Aが、レンズ16の光学的特性及び支持部材14の光学的特性に従って定められている。従って、レーザ強度テーブル32Aがレンズ16の光学的特性及び支持部材14の光学的特性とは無関係に定められている場合に比べ、紫外線硬化樹脂12の硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂12で生じる歪みを高精度に低下することができる。
なお、上記第1の実施形態では、レンズ16を例示したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、レンズ16に代えて、プリズム、ガルバノミラー、MEMSミラー、ポリゴンミラー、リゾナントミラー、ダイクロイックミラー、又は全反射ミラー等の他の光学素子に対して付与された紫外線硬化樹脂にレーザが照射されるようにしてもよい。
また、上記第1の実施形態では、光照射装置10のレーザがレンズ16に付与された紫外線硬化樹脂12に対して照射される形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。本開示の技術は、紫外線硬化樹脂等の光硬化樹脂を用いて工作する3Dプリンタ等に対しても適用可能である。
また、上記第1の実施形態では、スキャナミラー24の一例としてガルバノミラーを挙げたが、本開示の技術はこれに限定されない。ガルバノミラーに代えて、リゾナントミラー又はMEMSミラー等の可動式のミラーであればよい。
また、上記第1の実施形態では、制御部30A1がパルス信号のパルス幅を変更することでレーザの強度を変更する形態例を挙げて説明したが、制御部30A1は、電圧値又は電流値を制御することでレーザの強度を変更するようにすればよい。
また、上記第1の実施形態では、光源20としてレーザ装置を例示したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、レーザ装置に代えて、LED、水銀ランプ、又はメタルハライドランプ等の他の光源であってもよい。
また、上記第1の実施形態では、紫外線硬化樹脂12の全領域に対してレーザが照射される形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、紫外線硬化樹脂12(図4参照)の平面視での中央部又は外縁部等の一部領域に対してレーザが照射されるようにしてもよい。
また、上記第1の実施形態では、レーザ強度テーブル32Aを例示したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、レーザ強度テーブル32Aに代えて、位置特定情報を独立変数とし、強度情報を従属変数とした演算式を用いてレーザの強度が算出されるようにしてもよい。
また、上記第1の実施形態では、片面16Aと紫外線硬化樹脂12との接触面でレーザが集光するように、光源20、光学系22、及びスキャナミラー24が配置された光照射装置10を例示したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、図9に示すように、光照射装置100を用いてもよい。光照射装置100は、片面16Aと紫外線硬化樹脂12との接触面でレーザが拡散した状態(結像点からずらしてぼかした状態)で照射されるように、光源20、光学系22、及びスキャナミラー24が配置されている。なお、光学系22の構成を変更したり、スキャナミラー24から紫外線硬化樹脂12までの距離を変更したりすることでも、片面16Aと紫外線硬化樹脂12との接触面でレーザを拡散した状態で照射させることができる。
また、上記第1の実施形態では、区分領域毎にレーザの強度が変更される形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、図10に示すように、液晶パネル70を介して紫外線硬化樹脂12に対してレーザが照射されるようにしてもよい。この場合、液晶パネル70は、マトリクス状に配列された複数の画素を備えており、各画素は、制御部30A1からの指示に従って透過状態と遮光状態とが切り替えられる。例えば、制御部30A1が、レーザ強度テーブル32Aに従って液晶パネル70の各画素の透過状態と遮光状態とを切り替えることで、上述したように区分領域の各々に対して照射されるレーザの強度を変更する。なお、液晶パネル70は本開示の技術に係る「変更部」の一例である。また、液晶パネル70の画素は本開示の技術に係る「光透過率変更領域」の一例である。
また、液晶パネル70に変えて、透光性を有するシート(以下、「透光性シート」と称する)を適用することも可能である。この場合、透光性シートは帯状に形成されており、透光性シートの表面に対してインクジェトプリンタ等を用いて事前に透過領域と遮光領域とが形成されている。そして、レーザが透光性シートを介して紫外線硬化樹脂12に照射された状態で透光性シートを移動させることによってレーザの強度が変更される。
また、上記第1の実施形態では、紫外線硬化樹脂12に対してレーザを走査する形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、図11に示すように、光照射装置200を用いて紫外線硬化樹脂12に対してUV光が面照射されるようにしてもよい。この場合、例えば、光照射装置200は、光源20A及びコリメートレンズ22Bを備えている。光源20Aは、コリメートレンズ22Bに対してUV光を出射する。
コリメートレンズ22Bでは、光源20AからのUV光が平行光束とされ、平行光束とされたUV光が紫外線硬化樹脂12に面状に照射される。図11に示す液晶パネル70は本開示の技術に係る「透過率変更素子」の一例である。また、液晶パネル70の画素70Aは本開示の技術に係る「光透過変更領域」の一例である。図11に示す光照射装置200では、液晶パネル70がコリメートレンズ22Bとレンズ16との間に配置されていたが、液晶パネル70は光源20Aとコリメートレンズ22Bとの間に配置されていてもよい。また、本実施形態では、紫外線硬化樹脂12に向かうUV光の照射エネルギーが3段階以上の多段階で分布される。なお、図11に示す光検出装置128、及びアクチュエータ316については後述する。
コリメートレンズ22Bでは、光源20AからのUV光が平行光束とされ、平行光束とされたUV光が紫外線硬化樹脂12に面状に照射される。図11に示す液晶パネル70は本開示の技術に係る「透過率変更素子」の一例である。また、液晶パネル70の画素70Aは本開示の技術に係る「光透過変更領域」の一例である。図11に示す光照射装置200では、液晶パネル70がコリメートレンズ22Bとレンズ16との間に配置されていたが、液晶パネル70は光源20Aとコリメートレンズ22Bとの間に配置されていてもよい。また、本実施形態では、紫外線硬化樹脂12に向かうUV光の照射エネルギーが3段階以上の多段階で分布される。なお、図11に示す光検出装置128、及びアクチュエータ316については後述する。
また、上記第1の実施形態では、レンズ16として正レンズ(凸レンズ)を例示したが、レンズの種類は正レンズ(凸レンズ)に限らず、負レンズ(凹レンズ)であってもよいし、メニスカスレンズ(凹凸レンズ)であってもよいし、非球面レンズであってもよい。また、一例として図12に示すように、接合レンズ160であってもよい。図12に示す例では、接合レンズ160は、レンズ16と負レンズ(凹レンズ)162とが接合された接合レンズであり、治具163によって負レンズ162が保持されており、負レンズ162上にレンズ16が配置されている。図12に示す例では、レンズ16と負レンズ162との間には紫外線硬化樹脂162Aが介在しており、紫外線硬化樹脂162Aに対してレーザが照射されることでレンズ16と負レンズ162とが接合される。この場合、接合レンズ160を構成するレンズ16の光学的特性、接合レンズ160を構成する負レンズ162の光学的特性及び治具163の光学的特性のうちの少なくとも1つの光学的特性に従ってレーザ強度テーブル32Aの強度情報が定められるようにすればよい。また、接合レンズ160はレンズ16と負レンズ162との2枚のレンズで形成されているが、3枚以上のレンズで形成された接合レンズであってもよい。複数枚のレンズを重ねて形成された接合レンズに含まれる複数のレンズの少なくとも1枚のレンズの片面に紫外線硬化樹脂が付与されていれば、接合レンズに含まれる紫外線硬化樹脂に対して光照射装置10からレーザが照射されることで紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。
また、図12に示す例でも、図4に示す例と同様に、矩形状平面50の始点から終点にかけてレーザが走査されるようにしてもよい。この場合、紫外線硬化樹脂162Aから外側の領域にレーザが走査されている間に、紫外線硬化樹脂162Aと負レンズ162との隙間165からレーザが負レンズ162に入射され、負レンズ162の光学的特性(例えば、屈折、反射、吸収、及び散乱等)及び治具163の内周面及び底面163Aの各々の光学的特性(例えば、反射、散乱、及び吸収等)の影響を受ける。この結果、隙間165から負レンズ162に入射されたレーザは、負レンズ162側から紫外線硬化樹脂162Aに照射される。このように、レンズ16側と負レンズ162側との両側から紫外線硬化樹脂162Aの全領域、又は、指定された一部領域に対してレーザが照射されるようにしてもよい。なお、光照射装置10の位置等を変更させることで、レーザを隙間165から積極的に負レンズ162に入射させるようにしてもよい。
また、上記第1の実施形態では、紫外線硬化樹脂を例示したが、本開示の技術はこれに限定されず、紫外線の波長域以外の波長域の光に反応して硬化する光硬化樹脂に対して、対応する波長域の光が照射されるようにしてもよい。
また、上記第1の実施形態では、パルス照射を例示したが、本開示の技術はこれに限定されず、連続波発振方式でレーザが照射されるようにしてもよい。連続波発振方式でレーザを照射する場合、レーザの強度を連続的に変更し、区分領域毎に異なる強度のレーザが照射されるようにすればよい。
また、上記第1の実施形態では、レーザ強度テーブル32Aを規定する場合に考慮される支持部材14の光学的特性の一例として、収容面14A及び収容面14Aの周辺に対してレーザが走査された場合に生じる拡散反射を例示したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、レーザ強度テーブル32Aを規定する場合に考慮される支持部材14の光学的特性は、収容面14A及び収容面14Aの周辺のうちの収容面14Aに対してレーザが走査された場合に生じる拡散反射であってもよい。
また、上記第1の実施形態では、ROM30Bにレーザ照射プログラム30B1が記憶されている形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、図13に示すように、レーザ照射プログラム30B1を記憶媒体600に記憶させておいてもよい。この場合、記憶媒体600に記憶されているレーザ照射プログラム30B1は、コンピュータ30にインストールされ、CPU30Aは、レーザ照射プログラム30B1に従って、上述したレーザ照射処理を実行する。なお、記憶媒体600の一例としては、CD-ROM、DVD-ROM、SSD又はUSBメモリなどの任意の可搬型の記憶媒体が挙げられる。
また、通信網(図示省略)を介してコンピュータ30に接続される他のコンピュータ又はサーバ装置等の記憶部にレーザ照射プログラム30B1を記憶させておき、上述の光照射装置10の要求に応じてレーザ照射プログラム30B1がコンピュータ30にダウンロードされるようにしてもよい。この場合、ダウンロードされたレーザ照射プログラム30B1はコンピュータ30にインストールされ、コンピュータ30のCPU30Aによって実行される。
また、上記第1の実施形態で示す例では、CPU30Aは、単数のCPUであるが、本開示の技術はこれに限定されず、複数のCPUを採用してもよい。
また、上記第1の実施形態では、制御部30A1及び同期信号供給部30A2(以下、「上記実施形態で説明した各部」と称する)として、コンピュータ30によるソフトウェア構成により実現される形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、上記実施形態で説明した各部は、例えば、ASIC、FPGA、及びPLDのうちの少なくとも1つを含むデバイスによって実現されるようにしてもよい。また、上記実施形態で説明した各部は、ハードウェア構成及びソフトウェア構成の組み合わせによって実現されてもよい。
上記のレーザ照射処理を実行するハードウェア資源としては、次に示す各種のプロセッサを用いることができる。プロセッサとしては、例えば、上述したように、ソフトウェア、すなわち、プログラムを実行することで、レーザ照射処理を実行するハードウェア資源として機能する汎用的なプロセッサであるCPUが挙げられる。また、プロセッサとしては、例えば、FPGA、PLD、又はASICなどの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路が挙げられる。何れのプロセッサにもメモリが内蔵又は接続されており、何れのプロセッサもメモリを使用することでレーザ照射処理を実行する。
レーザ照射処理を実行するハードウェア資源は、これらの各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGAの組み合わせ、又はCPUとFPGAとの組み合わせ)で構成されてもよい。また、レーザ照射処理を実行するハードウェア資源は1つのプロセッサであってもよい。
1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアント及びサーバなどのコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが、上記実施形態で説明した各部の処理を実行するハードウェア資源として機能する形態がある。第2に、SoCなどに代表されるように、レーザ照射処理を実行する複数のハードウェア資源を含むシステム全体の機能を1つのICチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、上記実施形態で説明した各部の処理は、ハードウェア資源として、上記各種のプロセッサの1つ以上を用いて実現される。
更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路を用いることができる。
また、上記のレーザ照射処理はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。
[第2の実施形態]
次に、添付図面に従って本開示の技術に係る第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
次に、添付図面に従って本開示の技術に係る第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
先ず、以下の説明で使用される文言について説明する。
MEMSとは、“Micro Electro Mechanical Systems(微小電気機械システム)”の略称を指す。DMDとは、“Digital Micromirror Device(米国テキサス・インスツルメンツ (Texas Instruments)によって開発されたMEMSデバイス)”の略称を指す。LEDとは、“Light Emitting Diode”の略称を指す。
一例として図15Aに示すように、本第2の実施形態に係る光照射装置110は、後述する光源120から出射されたUV光(ここでは、一例としてレーザ光ではないUV光)を走査せずに紫外線硬化樹脂162Aに照射する装置である。なお、図15Aに示す例において、紫外線硬化樹脂162Aは、レンズ16と負レンズ(凹レンズ)162とを接合するために、レンズ16と負レンズ(凹レンズ)162との間に一定厚さで層状に介在している。
光照射装置110は、照射部118を備えている。照射部118は、光源120、照明光学系122、DMD124、及び投影光学系126を備えている。また、光照射装置110は、光検出装置128を備えている。DMD124は、本開示の技術に係る「反射方向変更素子」及び「MEMS」の一例である。
照射部118は、UV光を紫外線硬化樹脂162Aに照射する。具体的には、先ず、光源120から出射されたUV光が照明光学系122によってDMD124に導かれ、DMD124によってUV光が変調される。そして、光源120から出射されたUV光はDMD124を介して紫外線硬化樹脂162Aに照射される。DMD124によって変調されたUV光は、投影光学系126によって紫外線硬化樹脂162Aに投影される。
照明光学系122は、コリメートレンズ122Aを備えている。光源120は、コリメートレンズ122Aに対してUV光を出射し、コリメートレンズ122Aは、光源120からのUV光を平行光束とし、平行光束とされたUV光がDMD124に対して面状に照射される。本実施形態の光源120には、一例としてUV光を出射する紫外線LEDが用いられている。なお、光源120に水銀ランプ等のUV光を出射する他の種類の光源を用いることもできる。
DMD124は、光源120から出射されたUV光の反射の向きを変更可能な複数のマイクロミラー124Aを備えている。光源120から出射されたUV光は、複数のマイクロミラー124Aを介して紫外線硬化樹脂162Aに照射される。複数のマイクロミラー124Aは、集積回路上に、平面状に配列されている。また、複数のマイクロミラー124Aは、可動式であり、各マイクロミラー124Aは、平面視で矩形状に形成されている。複数のマイクロミラー124Aの枚数としては、例えば、数十万枚~数百万枚が挙げられる。
各マイクロミラー124Aには、UV光を反射する面である鏡面124A1がねじれ軸周りに第1の方向及び第2の方向へ傾動可能に設けられている。鏡面124A1の下部には電極が設けられており、各マイクロミラー124Aの鏡面124A1は、電極が駆動されることで傾斜状態が変化する。具体的には、鏡面124A1は、第1の方向に傾斜した状態(以下、「第1傾斜状態」とも称する)、及び第2の方向に傾斜した状態(以下、「第2傾斜状態」とも称する)に選択的に変位する。
なお、以下では、説明の便宜上、マイクロミラー124Aについて鏡面124A1を第1傾斜状態にすることを「オン」とも称し、マイクロミラー124Aについて鏡面124A1を第2傾斜状態にすることを「オフ」とも称する。また、以下では、説明の便宜上、鏡面124A1が第1傾斜状態に維持される時間を「オン時間」とも称し、鏡面124A1が第2傾斜状態に維持される時間を「オフ時間」とも称する。
投影光学系126及び光検出装置128は、マイクロミラー124Aから見た場合に、互いに異なる方向に配置されている。換言すると、光検出装置128は、マイクロミラー124Aから見た場合に、紫外線硬化樹脂162Aとは異なる方向に配置されている。鏡面124A1が第1傾斜状態の場合、鏡面124A1は、光源120からのUV光を投影光学系126側に反射し、鏡面124A1が第2傾斜状態の場合、鏡面124A1は、光源120からのUV光を光検出装置128側に反射する。
DMD124では、各マイクロミラー124Aがオンされたり、オフされたりする。具体的には、一例として図15Bに示すように、各マイクロミラー124Aに対してPWM方式の制御(以下、「パルス幅変調」とも称する)が行われることで、オン時間とオフ時間との比率が変更される。これにより、マイクロミラー124Aの各々によって、単位時間あたりのUV光の照射エネルギーが階調制御される。照射エネルギーの一例としては、光量(例えば、UV光の単位時間あたりの照度と照射時間との積)が挙げられる。
投影光学系126は、DMD124で反射されたUV光の光径を予め設定された倍率で拡大することで、紫外線硬化樹脂162Aの全領域に対して面状に照射する。
光検出装置128は、DMD124で反射されたUV光の光量を検出する。光検出装置128は、レンズを有する検出光学系140、及び受光したUV光の光量を検出するフォトディテクタ142を備えている。鏡面124A1が第2傾斜状態の場合、光源120から出射されたUV光は鏡面124A1で光検出装置128側に反射され、検出光学系140を介してフォトディテクタ142に入射する。フォトディテクタ142は、入射されたUV光の光量を検出する。なお、フォトディテクタ142は、本開示の技術に係る「光検出部」の一例である。
一例として図16に示すように、光照射装置110は、コンピュータ30、記憶装置32、UI系デバイス34、DMDドライバ136、光源ドライバ138、外部I/F40、外部I/F144、及びI/O42を備えている。
I/O42は、入出力ポート(図示省略)を備えており、入出力ポートを介して記憶装置32、UI系デバイス34、DMDドライバ136、光源ドライバ138、外部I/F40、及び外部I/F144がI/O42に接続されている。I/O42は、バスライン48に接続されており、CPU30Aは、I/O42を介して記憶装置32、UI系デバイス34、DMDドライバ136、光源ドライバ138、外部I/F40、及び外部I/F144と各種情報の授受を行う。
DMDドライバ136は、ASICを有するデバイスであり、DMD124に接続されている。DMDドライバ136は、CPU30Aからの指示に従って、DMD124の各マイクロミラー124A(詳しくは後述する)を駆動する。
光源ドライバ138は、CPU30Aからの指示に従って、光源120を駆動させることで光源120からUV光を出射させたり、UV光の出射を停止させたり、UV光の強度を変更したりする。具体的には、光源ドライバ138は、CPU30Aからの指示に従って、光源120に対してUV光を出射させるタイミング、UV光の出射を停止させるタイミング、及びUV光の強度の変更等を制御する。
紫外線硬化樹脂162Aに対するUV光の照射は、CPU30Aからの指示に従って光源ドライバ138によって光源120が制御され、かつ、CPU30Aからの指示に従ってDMD124の各マイクロミラー124Aの向きが変更されることで実現される。
外部I/F144は、FPGAを有する通信デバイスである。外部I/F144には、光検出装置128が接続される。外部I/F144は、CPU30Aと光検出装置128との間の各種情報の授受を司る。
一例として図17に示すように、記憶装置32には、照射エネルギー変更テーブル132Aが記憶されている。照射エネルギー変更テーブル132Aは、外部I/F40によって受け付けられ、外部I/F40によって受け付けられた照射エネルギー変更テーブル132AがCPU30Aによって記憶装置32に記憶される。
ROM30Bには、UV光照射プログラム130B1が記憶されている。CPU30Aは、ROM30BからUV光照射プログラム130B1を読み出し、読み出したUV光照射プログラム130B1をRAM30Cに展開する。CPU30Aは、RAM30Cに展開したUV光照射プログラム130B1を実行することで、制御部30A1及び同期信号供給部30A2として動作する。また、ROM30Bには、補正制御プログラム130B2が記憶されている。CPU30Aは、ROM30Bから補正制御プログラム130B2を読み出し、読み出した補正制御プログラム130B2をRAM30Cに展開する。CPU30Aは、RAM30Cに展開した補正制御プログラム130B2を実行することで、制御部30A1として動作する。なお、以下では、説明の便宜上、「UV光照射プログラム130B1」と「補正制御プログラム130B2」とを区別して説明する必要がない場合、符号を付さずに単に「プログラム」と称する。
同期信号供給部130A2は、基準クロック(図示省略)に基づいて同期信号を生成し、生成した同期信号を制御部30A1に供給する。これにより、制御部30A1は、同期信号供給部130A2から同期信号が供給されることで、供給された同期信号に従ってDMDドライバ136の動作と光源ドライバ138の動作とを同期させる。
制御部30A1は、DMDドライバ136に対してDMD制御信号を供給することでDMDドライバ136を制御し、光源ドライバ138に対してパルス信号を供給することで光源ドライバ138を制御する。DMDドライバ136に対するDMD制御信号の供給、及び光源ドライバ138に対するパルス信号の供給は同期している。DMDドライバ136に対するDMD制御信号の供給と及び光源ドライバ138に対するパルス信号の供給との同期は、制御部30A1に同期信号が供給されることによって実現される。
光源ドライバ138は、制御部30A1から供給された信号に従って、光源120を制御することで、光源120に対してUV光の出力をオンオフさせる。
DMD制御信号は、DMD124のマイクロミラー124Aの向きを変更するパルス信号であり、DMDドライバ136は、制御部30A1から供給されたDMD制御信号に従ってDMD124のマイクロミラー124Aの向きを変更する。光源20から出射されたUV光は、照明光学系122によってDMD124に導かれるとマイクロミラー124Aで反射され、DMD制御信号に従ってマイクロミラー124Aの向きが変更されることで紫外線硬化樹脂162A及び光検出装置128に対して選択的にUV光が照射される。すなわち、マイクロミラー124Aは、紫外線硬化樹脂162Aを硬化させる場合に紫外線硬化樹脂162Aに向けてUV光を反射し、光検出装置128がUV光の光量を検出する場合に光検出装置128に対してUV光を反射する。
光検出装置128は、複数のマイクロミラー124AがDMD制御信号に従って予め設定された順番で一個ずつ第2傾斜状態とされることによってマイクロミラー124Aで反射されたUV光の光量をマイクロミラー124A毎に検出する。
マイクロミラー124A毎に光検出装置128によって検出された光を示すデータ(以下、「検出データ」とも称する)は区分領域に関連付けて記憶装置32に記憶される。検出データは、一例として図16に示す外部I/F144を介して制御部30A1に出力される。
制御部30A1は、光源120及び/又はDMD124等の経時変化(以下、単に「経時変化」とも称する)に応じて、照射エネルギーを変更する。照射エネルギーの変更は、例えば、光源120からのUV光の出力レベルが変更されることによって実現される。UV光の出力レベルの変更は、例えば、光源120に対してバイアス電圧が印加される場合、バイアス電圧が変更されることによって実現される。なお、本開示の技術はこれに限定されず、照射エネルギーの変更は、UV光をDMD124で紫外線硬化樹脂162Aに向けて反射させる時間の変更、すなわち、オン時間の変更によっても実現可能である。
経時変化は、光検出装置128から出力された検出データから特定可能である。そのため、制御部30A1は、光検出装置128の検出結果、すなわち、検出データに応じて補正制御を行う。このように、光照射装置110では、DMD124の動作に対して、経時変化に応じたキャリブレーションが行われる。
DMD制御信号の周期、すなわち、DMD制御信号の1パルス毎の長さは、第1の実施形態と同様に、後述の区分領域の各々に対する紫外線硬化樹脂162Aから発生するラジカルの寿命未満である。また、DMDドライバ136の制御下で、DMD124の各マイクロミラー124Aが複数回オンオフすることによって、一例として図18に示す紫外線硬化樹脂162Aの全領域に対してUV光の照射が複数回繰り返される。UV光の照射エネルギーの変更は、後述の区分領域毎に、DMD制御信号が制御部30A1によってパルス幅変調されることで実現される。
具体的には、一例として図19A~図19Cに示すように、後述の区分領域毎にDMD制御信号のデューティ比が制御部30A1によって変更されることで、各区分領域に対するUV光の照射エネルギーが3段階以上の多段階で変更され、これにより、紫外線硬化樹脂162Aに向かうUV光の照射エネルギーは3段階以上の多段階で分布される。なお、図19A~図19Cに示す例では、DMD制御信号の1パルス毎の長さ、すなわち、DMD制御信号の周期は固定されている。
本第2の実施形態では、DMD制御信号の周期が固定されているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、DMD124に含まれる全てのマイクロミラー124Aについて、DMD制御信号の周期が可変であってもよい。また、DMD124に含まれる全てのマイクロミラー124Aのうちの一部のマイクロミラー124Aについて、DMD制御信号の周期が可変であってもよい。DMD124に含まれる全てのマイクロミラー124Aのうち、選択された少なくとも1枚のマイクロミラー124Aについて、DMD制御信号の周期が可変であってもよい。
一例として図18に示すように、光照射装置110では、第1の実施形態(図4参照)と同様に、レンズ16の片面16Aに対する平面視において、紫外線硬化樹脂162Aの全領域に対して矩形状平面50が制御部30A1によって設定されている。
矩形状平面50には、DMD124の各マイクロミラー124Aで反射されたUV光が投影光学系126を介して面状に照射される。なお、1つ分の区分領域は、矩形状のマイクロミラー124Aで反射されたUV光が照射される矩形状の領域である。
本第2の実施形態に係る紫外線硬化樹脂162Aも、第1の実施形態と同様に、平面視において、矩形状平面50の各区分領域によって区分けされており、矩形状平面50の各区分領域によって区分けされることで得られた複数の区分領域の各位置は、矩形状平面50の各区画領域と同様に、行番号及び列番号で特定される。
一例として光照射装置110は、図20に示すような照射エネルギー変更テーブル132Aを備えている。照射エネルギー変更テーブル132Aは、マイクロミラー124A毎に、位置特定情報と上述したパルス幅変調で用いられるデューティ比とが対応付けられたテーブルである。DMD124によって紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の照射エネルギーの分布は、紫外線硬化樹脂162Aの全領域に対してUV光が照射された場合に紫外線硬化樹脂162Aの全領域が均一の速度で硬化されるように、以下に説明する影響を考慮して、実機による試験及び/又はコンピュータシミュレーション等によって予め導出されている。
一例として図21の上段の模式図で示すように、紫外線硬化樹脂162Aにおける照度分布は、(1)~(4)に示す分布の重ね合わせによって決定される。(1)~(4)に示す分布の重ね合わせとは、例えば、(1)~(4)に示す分布の掛け合わせを指す。(1)に示す分布とは、照明光学系122のUV光で照射されたDMD124における照度分布を指す。(2)に示す分布とは、DMD124の階調分布(以下、「DMD階調分布」とも称する)を指す。ここで、階調分布とは、例えば、DMD124の反射率分布を指す。(3)に示す分布とは、投影光学系126によりレンズ16に照射されるUV光の照度分布を指す。(4)に示す分布とは、接合レンズ160に含まれるレンズ16及び負レンズ162におけるUV光の屈折、反射、散乱、及び/又は吸収等の影響による照度分布を指す。
ここで、図21の上段の(1)に示すグラフ(以下、「上段(1)グラフ」とも称する)及び図21の下段の(1)に示すグラグ(以下、「下段(1)グラフ」とも称する)において、横軸はDMD124の中心からの距離を表しており、縦軸はDMD124の照度(mW/cm2)を表している。また、図21の上段の(2)に示すグラフ(以下、「上段(2)グラフ」とも称する)及び図21の下段の(2)に示すグラフ(以下、「下段(2)グラフ」とも称する)において、横軸はDMD124の中心からの距離を表しており、縦軸はDMD124の反射率(%)を表している。また、図21の上段の(3)に示すグラフ(以下、「上段(3)グラフ」とも称する)及び図21の下段の(3)に示すグラフ(以下、「下段(3)グラフ」とも称する)において、横軸は投影光学系126の中心からの距離を表しており、縦軸は投影光学系126の伝達関数(%)を表している。なお、ここでいう「伝達関数」とは、投影光学系126を通過したUV光に対して作用する光の成分(例えば、強度(パワー)及び/又は輝度等のこと)の度合いを表している。
また、図21の上段の(4)に示すグラフ(以下、「上段(4)グラフ」とも称する)及び図21の下段の(4)に示すグラフ(以下、「下段(4)グラフ」とも称する)において、横軸はレンズ16の中心からの距離を表しており、縦軸はレンズ16及び負レンズ162の伝達関数(%)を表している。更に、図21の上段の(5)に示すグラフ(以下、「上段(5)グラフ」とも称する)及び図21の下段の(5)に示すグラフ(以下、「下段(5)グラフ」とも称する)において、横軸は紫外線硬化樹脂162Aの中心からの距離を表しており、縦軸は紫外線硬化樹脂162Aに対する照度(mW/cm2)を表している。なお、上段(5)グラフ及び下段(5)グラフにより示される照度分布は、紫外線硬化樹脂162Aに対するUV光の照射エネルギーの分布に相当する。
なお、下段(5)グラフにより示される照度分布は、本開示の技術に係る「光硬化樹脂の特性に応じた照射エネルギーの分布」の一例である。また、上段(3)グラフ及び下段(3)グラフにより示される伝達関数は、本開示の技術に係る「投影光学系の特性に応じた照射エネルギーの分布」の一例である。また、上段(4)グラフ及び下段(4)グラフにより示される伝達関数は、「前記光学素子の光学的特性に応じた前記照射エネルギーの分布」の一例である。
光照射装置110では、光源120から出射されてDMD124に照射されるUV光の照度分布には、DMD124内で照度のムラがある。このムラは、一例として、光源120から出射されるUV光のビームプロファイル、及び/又は投影光学系126の特性等に起因して生じる。なお、DMD124に入射するUV光の照度分布は、光検出装置(図21では図示せず)により検出可能である。DMD124内で照度のムラは、一例として上段(1)グラフに示すように、DMD124の中心からDMD124の周辺に向けてUV光の照度が低下するムラである。
DMD124において、各マイクロミラー124Aの鏡面124A1に劣化が生じていない新品時においては、例えば、各マイクロミラー124Aの反射率(例えば、鏡面124A1の反射率)は同等であり、一例として上段(2)グラフに示す例では、反射率の分布にムラはない。
一例として上段(3)グラフに示すように、投影光学系126には、伝達関数にムラがある。投影光学系126の伝達関数は、DMD124の反射率分布を均一に設定したときの投影光学系126から出射されるUV光の投影箇所における照度分布が測定され、測定された照度分布が照明光学系122の照度分布で除されることで得られる。
また、上段(4)グラフには、レンズ16及び負レンズ162による影響(例えば、屈折、反射、散乱、及び/又は吸収等)が示されており、伝達関数(%)にムラがある。なお、レンズ16及び負レンズ162による影響は、実機による試験及び/又はコンピュータによる光線追跡シミュレーションにより求められる。
DMD124に含まれる全てのマイクロミラー124Aに対するパルス幅変調で用いられるDMD制御信号のパルス幅を同一にする場合、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光は、上段(1)グラフ~上段(4)グラフに示す各特性を重ね合わせた影響を受け、一例として上段(5)グラフに示されるように、紫外線硬化樹脂162Aにおいては、照度分布にムラが生じるため、厚みが一定とされた紫外線硬化樹脂162A全体を均一の速度で硬化させることができなくなる。言い換えれば、光量の多い領域は、光量の少ない領域に比較して硬化速度が速くなる。
このため、光照射装置110では、制御部30A1が、均一な厚さとされた紫外線硬化樹脂162Aに対するUV光の照射エネルギーの分布を均一にするように、DMD124の各マイクロミラー124Aのパルス幅変調で用いられるデューティ比を区分領域毎に設定する。
区分領域毎に設定されるデューティ比は、一例として下段(2)グラフに示すDMD124の階調分布に従って制御部30A1によって決定される。一例として下段(2)グラフに示すDMD124の階調分布は、制御部30A1によって設定される。一例として下段(2)グラフに示すDMD124の階調分布は、一例として上段(5)グラフにより示される照度分布の逆数が示す分布の傾向と同一の分布の傾向を有する階調分布である。
これにより、一例として図21の下段で示すように、下段(1)グラフにより示される照度分布と、下段(2)グラフにより示されるDMD階調分布と、下段(3)グラフにより示される照度分布と、下段(4)グラフにより示される照度分布の重ね合わせが行われることで、下段(5)グラフで示すように、紫外線硬化樹脂162Aにおける照度分布を均一にすることができる。よって、紫外線硬化樹脂162Aを均一の速度で硬化させることができ、紫外線硬化樹脂162Aの硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂162Aで生じる歪みを低減することができる。
光照射装置110は、制御部30A1の制御下で、区分領域毎に紫外線硬化樹脂162Aに対してUV光を重ねて照射することで紫外線硬化樹脂162Aからラジカルを発生させる。そして、紫外線硬化樹脂162Aは、発生したラジカルの重合反応により硬化する。
ところで、マイクロミラー124Aに対して行われるパルス幅変調によって実現されるDMD124の階調表現は、細かいほど照度分布を均一にすることができるが、階調数が増えると、DMD制御信号の周期を規定するフレームレートが低くなる。フレームレートが低くなるほど、DMD制御信号の周期は長くなる。紫外線硬化樹脂162Aのラジカル寿命よりも、DMD制御信号の周期、すなわち、UV光の照射時間が長くなると、紫外線硬化樹脂162Aの硬化速度が不均一となる。硬化速度が不均一になると、紫外線硬化樹脂162A全体が完全に硬化する前に紫外線硬化樹脂162Aの硬さにムラが生じ、その結果、紫外線硬化樹脂162Aに歪みが生じる。
そこで、上記第1実施形態と同様の理由で、制御部30A1は、DMD制御信号の1フレーム長さ(例えば、図19A~図19Cに示す1フレーム長さA)を紫外線硬化樹脂162Aのラジカル寿命未満、すなわち、紫外線硬化樹脂162Aに対するUV光の照射の1回当たりの照射時間はラジカル寿命未満に設定している。なお、ここで、ラジカル寿命未満とは、ラジカルの寿命に達する前、ラジカルの重合反応が停止する前、又は、ラジカルの成長中を意味する。
次に、光照射装置110の作用について図22を参照しながら説明する。図22には、UV光照射処理の実行を開始する指示が受付デバイス34Bによって受け付けられた場合にUV光照射プログラム130B1に従ってCPU30Aによって実行されるUV光照射処理の流れの一例が示されている。
図22に示すUV光照射処理では、先ず、ステップST100で、制御部30A1が、記憶装置32から照射エネルギー変更テーブル132Aを読み出し、その後、UV光照射処理はステップST101へ移行する。
本ステップST101で、制御部30A1は、各マイクロミラー124Aに対するパルス幅変調を伴うUV光の照射を開始する。本ステップST101において、制御部30A1は、光源120からUV光を出射させ、光源120から出射されたUV光を投影光学系126へ向けて反射させるようにDMD124の各マイクロミラー124Aを駆動させる。ここで、制御部30A1は、ステップST100で取得した照射エネルギー変更テーブル132Aに従って、各マイクロミラー124Aに対してパルス幅変調を行う。すなわち、制御部30A1は、照射エネルギー変更テーブル132Aから区分領域毎に特定されるデューティ比のDMD制御信号をDMDドライバ136に供給することで、各マイクロミラー124A毎のオン時間とオフ時間との比率を変更する。これにより、3階調以上の多階調のUV光が投影光学系126を介して紫外線硬化樹脂162Aに照射される。
次のステップST102で、制御部30A1は、紫外線硬化樹脂162Aに対するUV光の照射回数が既定回数に達したか否かを判定する。ステップST102において、UV光の照射回数が既定回数に達していない場合は、判定が否定されて、UV光照射処理はステップST101へ移行する。ステップST102において、UV光の照射回数が既定回数に達した場合は、判定が肯定されて、UV光照射処理はステップST103へ移行する。
ステップST103で、制御部30A1は、光照射装置110によるUV光の照射を停止し、その後、UV光照射処理が終了する。
ところで、光照射装置110では、経時変化が起こり得る。ここで、経時変化の一例としては、光源120の経時的な劣化、及びDMD124の経時的な劣化が挙げられる。光源120の経時的な劣化は、光源120から出射されるUV光の光量の低下を齎し、DMD124の経時的な劣化は、マイクロミラー124Aの反射率の低下を齎す。マイクロミラー124Aの反射率の低下量は、マイクロミラー124A毎に異なる場合がある。光源120から出射されるUV光の光量の低下、及びマイクロミラー124Aの反射率の低下のうちの少なくとも一方が生じると、紫外線硬化樹脂162Aが受けるUV光の光量が減少するので、紫外線硬化樹脂162Aの硬化に影響を及ぼす。
そのため、光照射装置110では、例えば、光源120を使用開始してから累積した照射時間である累積照射時間、及び/又は光照射装置110の使用時間等に応じて、光源120の経時的な劣化、又は、DMD124の経時的な劣化に起因する経時劣化分の光量を補うよう補正制御が行われる。言い換えれば、投影光学系126に入射するUV光の光量が、光源120及びDMD124が経時劣化する前と同一の光量となるように補正制御が行われる。ここでは、経時劣化する前と同一の光量が例示されているが、本開示の技術における補正制御はこれに限らず、同一の光量と見なせる既定範囲内の光量とする制御であってもよい。既定範囲とは、例えば、実機による試験及び/又はコンピュータシミュレーション等によって経時劣化分の光量を補う光量の範囲として予め導き出された範囲を指す。
光照射装置10では、CPU30Aによって、補正制御が行われる。図23には、補正制御の流れの一例が示されている。なお、補正制御は、補正制御プログラム130B2に従ってCPU30Aによって行われる。
図23に示すステップST200で、制御部30A1は、UV光の累積照射時間が既定時間(例えば、数十時間)に到達したか否かを判定する。累積照射時間が既定時間に到達していない場合は、判定が否定されて、ステップST200の判定が再び行われる。ステップST200において、累積照射時間が既定時間に到達した場合は、判定が肯定されて、補正制御はステップST201へ移行する。
なお、本ステップST200では、「累積照射時間」を挙げているが、これはあくまでも一例に過ぎず、ユーザが好みのタイミングでステップST201以降の処理が行われるようにしてもよい。
ステップST201で、制御部30A1は、光源120からUV光を出射し、複数のマイクロミラー124Aを予め設定された順番で一個ずつオフとし、マイクロミラー124Aで反射されたUV光の光量をマイクロミラー124A毎に光検出装置128に対して検出させ、マイクロミラー124A毎の検出データを記憶装置32に対して記憶させる。
次のステップST202で、制御部30A1は、検出データにより示される光量と記憶装置32に予め記憶されている基準の光量とが異なっているか否かを判定する。ステップST202において、検出データにより示される光量と記憶装置32に予め記憶されている基準の光量とが異なっている場合は、判定が肯定されて、補正制御はステップST204へ移行する。ステップST202において、検出データにより示される光量と記憶装置32に予め記憶されている基準の光量とが一致している場合は、判定が否定されて、補正制御はステップST203へ移行する。
ステップST203で、制御部30A1は、記憶装置32に予め記憶されている基準の光量と検出データにより示される光量との相違度(例えば、差分及び/又は比率等)を演算し、演算して得た相違度を記憶装置32に対して記憶させる。そして、制御部30A1は、記憶装置32に記憶されている相違度に従って、UV光の光量が基準の光量となるようにマイクロミラー124Aのオン時間とオフ時間との比率を変更し、その後、補正制御はステップST204へ移行する。なお、全てのマイクロミラー124Aの反射率が低下するような場合には、光源120の光量を上げる補正制御をおこなってもよい。また、マイクロミラー124Aのオン時間が100%となっても基準の光量に届かない場合は、光源120の光量を上げる補正制御を行う。さらに、一例として、10画素(10個のマイクロミラー124A)等の複数の画素を一まとめとして同様の検出から補正制御までを行ってもよい。これにより、画素を1個ずつ補正制御する場合に比較して、補正制御を速く行うことが可能となる。
ステップST204で、制御部30A1は、補正制御を終了する条件(以下、「補正制御終了条件」と称する)を満足したか否かを判定する。ここで、補正制御終了条件の一例としては、UV光照射処理が終了した、との条件が挙げられる。また、補正制御終了条件の他の例としては、受付デバイス34BによってUV光照射処理又は補正制御を終了する指示が受け付けられた、との条件が挙げられる。
ステップST204において、補正制御終了条件を満足していない場合は、判定が否定されて、補正制御はステップST200へ移行する。ステップST204において、補正制御終了条件を満足した場合は、判定が肯定されて、補正制御が終了する。
以上説明したように、光照射装置110では、照射部118により、光源120から出射されたUV光がDMD124を介して紫外線硬化樹脂162Aに照射される。そして、制御部30A1によって、DMD124が制御されることで、紫外線硬化樹脂162Aに向かうUV光の照射エネルギーが3段階以上の多段階で分布する。従って、本構成によれば、紫外線硬化樹脂162Aの硬化特性が考慮されずに紫外線硬化樹脂162AにUV光が照射される場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂162Aで生じる歪みを低減することができる。なお、ここでは、MEMSの一例としてDMD124を挙げているが、これに限らず、MEMSとして、DMD124に相当する機能を有するデバイスであってもよく、この場合も、同様の効果が得られる。
また、光照射装置110では、制御部30A1によって、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の照射エネルギーが上段(5)グラフにより示される照度分布に応じた照射エネルギーの分布となるようにUV光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させる制御が行われる。従って、本構成によれば、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の照射エネルギーが上段(1)グラフ、上段(2)グラフ、上段(3)グラフ、又は上段(4)グラフのみに応じた照射エネルギーの分布である場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂162Aで生じる歪みを低減することができる。
また、光照射装置110では、制御部30A1によって、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の照射エネルギーが上段(3)グラフにより示される伝達関数に応じた照射エネルギーの分布となるようにUV光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させる制御が行われる。従って、本構成によれば、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の照射エネルギーが投影光学系126の伝達関数が考慮されない照射エネルギーである場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂162Aで生じる歪みを低減することができる。
また、光照射装置110では、制御部30A1によって、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の照射エネルギーが上段(4)グラフにより示される伝達関数に応じた照射エネルギーの分布となるようにUV光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させる制御が行われる。従って、本構成によれば、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の照射エネルギーがレンズ16及び負レンズ162の伝達関数が考慮されない照射エネルギーである場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂162Aで生じる歪みを低減することができる。
また、光照射装置110では、紫外線硬化樹脂162Aが均一の厚みであり、制御部30A1によって、紫外線硬化樹脂162Aに対して照射されるUV光の照射エネルギーの分布を均一にするようにパルス幅変調が行われる。従って、本構成によれば、均一な厚さとされた紫外線硬化樹脂162Aに対して照射されるUV光の照射エネルギーの分布が不均一である場合に比べ、均一な厚さとされた紫外線硬化樹脂162Aを均一の速度で硬化させることができる。
また、光照射装置110では、複数のマイクロミラー124Aが平面状に配置されている。従って、本構成によれば、マイクロミラー124Aが平面状に配置されていない場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂162Aで生じる歪みを低減することができる。
また、光照射装置110では、制御部30A1によって補正制御が行われることによって、経時変化に応じてマイクロミラー124Aのオン時間とオフ時間との比率が変更され、経時変化に応じて照射エネルギーが変更される。従って、本構成によれば、経時変化に応じて照射エネルギーが変更されない場合に比べ、経時変化に伴って紫外線硬化樹脂162Aが硬化されないという事態の発生を抑制することができる。
また、光照射装置110では、DMD124で反射されたUV光の光量が光検出装置128によって検出され、制御部30A1によって、光検出装置128の検出結果に応じて補正制御が行われる。従って、本構成によれば、光検出装置128の検出結果に関わらずUV光の照射エネルギーが変更される場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の光量のうちの経時変化に伴って不足する光量を高精度に補うことができる。
また、光照射装置110では、鏡面124A1が第2傾斜状態の場合に、光源120からのUV光が鏡面124A1で光検出装置128側に反射される。従って、本構成によれば、光照射装置110から光源120及びDMD124を取り外して光源120及びDMD124の経時変化を検査せずに、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の光量のうちの経時変化に伴って不足する光量を特定することができる。
また、光照射装置110では、フォトディテクタ142によってUV光の光量が検出される。従って、本構成によれば、フォトディテクタ142によって検出された光量に従って、紫外線硬化樹脂162Aに照射されるUV光の光量のうちの経時変化に伴って不足する光量を特定することができる。
また、光照射装置110では、紫外線硬化樹脂162Aに対するUV光の1回当たりの照射時間はラジカル寿命未満に設定されている。従って、本構成によれば、紫外線硬化樹脂162Aに対するUV光の1回当たりの照射時間がラジカル寿命以上の場合に比べ、前回のUV光の照射によって紫外線硬化樹脂162Aから発生したラジカルが今回のUV光の照射によって紫外線硬化樹脂162Aから発生したラジカルの影響を受け難くすることができる。この結果、紫外線硬化樹脂162Aに対するUV光の1回当たりの照射時間がラジカル寿命以上の場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの区分領域間の硬化の度合いの連続性が上がる。つまり、紫外線硬化樹脂162Aに対するUV光の1回当たりの照射時間がラジカル寿命以上の場合に比べ、紫外線硬化樹脂12の効果速度に起因して紫外線硬化樹脂12で生じる歪みを低減することができる。
また、光照射装置110では、区分領域毎に、光源120からUV光がDMD124を介して紫外線硬化樹脂162Aに照射されることで紫外線硬化樹脂162Aからラジカルを発生させ、ラジカルの重合反応が停止する前に、紫外線硬化樹脂162Aに対してUV光が重ねて照射される。ここで、ラジカルの重合反応が停止する前とは、換言すると、ラジカルの成長中、又は、ラジカルの寿命に達する前を意味する。従って、本構成によれば、ラジカルの重合反応が停止した後に紫外線硬化樹脂162Aに対してUV光が照射される場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの区分領域間の硬化の度合いの連続性を上げることができる。この結果、ラジカルの重合反応が停止した後に紫外線硬化樹脂162Aに対してUV光が照射される場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂162Aで生じる歪みを低減することができる。
また、光照射装置110では、照射部118によって、紫外線硬化樹脂162Aの全領域に対してUV光を面状に照射される。従って、本構成によれば、ライン走査方式で紫外線硬化樹脂162Aの全領域に対してUV光が照射される場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの全領域に対するUV光の照射に要する時間を短くすることができる。
なお、上記第2の実施形態では、紫外線硬化樹脂162Aに対して照射されるUV光の照射エネルギーの分布を示す分布情報の一例として照射エネルギー変更テーブル132Aが記憶装置32に記憶されている形態例を挙げて説明したが、本開示の技術にはこれに限定されない。例えば、照射エネルギー変更テーブル132Aは、外部I/F40によって受け付けられるようにしてもよい。すなわち、USBメモリ、パーソナル・コンピュータ、及び/又はサーバ等の外部装置から外部I/F40を介して照射エネルギー変更テーブル132Aが光照射装置110に提供されるようにしてもよい。なお、外部I/F40は、本開示の技術に係る「受付部」の一例である。
外部I/F40によって受け付けられた照射エネルギー変更テーブル132Aは、記憶装置32に上書き保存される。そして、制御部30A1は、上記第2実施形態で説明したように、記憶装置32に記憶されている照射エネルギー変更テーブル132Aに従って、区分領域毎にUV光の照射エネルギーを変更する。従って、本構成によれば、照射エネルギー変更テーブル132Aが不変の場合に比べ、紫外線硬化樹脂162A毎に適した照射エネルギーの分布でUV光を紫外線硬化樹脂162Aに対して照射することができる。
また、上記第2の実施形態では、光照射装置110では、接合レンズ160に含まれるレンズ16及び負レンズ162の光学的特性に応じた照射エネルギー(上段(4)グラフにより示される伝達関数に応じた照射エネルギー)の分布となるようにUV光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させる制御を例示したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、レンズ16及び負レンズ162の光学的特性及び治具163の光学的特性に応じた照射エネルギーの分布となるようにUV光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させる制御が制御部30A1によって行われるようにしてもよい。従って、本構成によれば、レンズ16及び負レンズ162の光学的特性及び治具163の光学的特性が考慮されない照射エネルギーが適用される場合に比べ、紫外線硬化樹脂162Aの硬化速度に起因して紫外線硬化樹脂162Aで生じる歪みを低減することができる。
なお、上記第2の実施形態では、接合レンズ160を例示しているので、接合レンズ160に含まれるレンズ16及び負レンズ162の光学的特性に応じた照射エネルギーの分布が採用されているが、接合レンズ160ではなく、単一のレンズである場合は、単一のレンズの光学的特性に応じた照射エネルギーの分布が採用されるようにすればよい。
また、上記第2の実施形態では、ROM30Bにプログラムが記憶されている形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、図24に示すように、プログラムを記憶媒体600に記憶させておいてもよい。この場合、記憶媒体600に記憶されているプログラムは、コンピュータ30にインストールされ、CPU30Aは、プログラムに従って、上述したUV光照射処理及び補正制御を実行する。なお、記憶媒体600の一例としては、CD-ROM、DVD-ROM、SSD又はUSBメモリなどの任意の可搬型の記憶媒体が挙げられる。
また、通信網(図示省略)を介してコンピュータ30に接続される他のコンピュータ又はサーバ装置等の記憶部にプログラムを記憶させておき、上述の光照射装置110の要求に応じてプログラムがコンピュータ30にダウンロードされるようにしてもよい。この場合、ダウンロードされたプログラムはコンピュータ30にインストールされ、コンピュータ30のCPU30Aによって実行される。
また、上記第2の実施形態で示す例では、CPU30Aは、単数のCPUであるが、本開示の技術はこれに限定されず、複数のCPUを採用してもよい。
上記のUV光照射処理及び/又は補正制御を実行するハードウェア資源としては、次に示す各種のプロセッサを用いることができる。プロセッサとしては、例えば、上述したように、ソフトウェア、すなわち、プログラムを実行することで、UV光照射処理及び/又は補正制御を実行するハードウェア資源として機能する汎用的なプロセッサであるCPUが挙げられる。また、プロセッサとしては、例えば、FPGA、PLD、又はASICなどの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路が挙げられる。何れのプロセッサにもメモリが内蔵又は接続されており、何れのプロセッサもメモリを使用することでレーザ照射処理を実行する。
UV光照射処理及び/又は補正制御を実行するハードウェア資源は、これらの各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGAの組み合わせ、又はCPUとFPGAとの組み合わせ)で構成されてもよい。また、UV光照射処理及び/又は補正制御を実行するハードウェア資源は1つのプロセッサであってもよい。
1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアント及びサーバなどのコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが、上記第2の実施形態で説明した各部の処理を実行するハードウェア資源として機能する形態がある。第2に、SoCなどに代表されるように、UV光照射処理及び/又は補正制御を実行する複数のハードウェア資源を含むシステム全体の機能を1つのICチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、上記第2の実施形態で説明した各部の処理は、ハードウェア資源として、上記各種のプロセッサの1つ以上を用いて実現される。
更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路を用いることができる。
また、上記のUV光照射処理及び/又は補正制御はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。
また、上記第2の本実施形態において、光照射装置110には光検出装置128が含まれていたが、光検出装置128は必要に応じて設けられればよく、光照射装置110に光検出装置128が設けられていなくてもよい。また、照射部118を収容した第1の筐体と、光検出装置128を収容した第2の筐体とを設け、光検出装置128を照射部118に対して別体にしてもよい。上記第2の実施形態では、補正制御を行う例を説明したが、必要がなければ補正制御は行わなくてもよい(補正制御のプログラム自体が無くてもよい)。例えば、劣化した光源120及び/又はDMD124を新品に交換すれば、補正制御を行う必要はなくなる。
[第3の実施形態]
次に、添付図面に従って本開示の技術に係る第3の実施形態について説明する。なお、本第3の実施形態は第2の実施形態の変形例であり、第2の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
次に、添付図面に従って本開示の技術に係る第3の実施形態について説明する。なお、本第3の実施形態は第2の実施形態の変形例であり、第2の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
一例として図25に示すように、本第3の実施形態に係る光照射装置300は、反射ミラー302及び偏心測定機304を備えている。投影光学系126から出射されたUV光は反射ミラー302で反射され、偏心測定機304に入射される。偏心測定機304は、投影光学系126の光軸と交差(例えば、直交)する方向に光軸を有する。光照射装置300では、投影光学系126から出射されたUV光が反射ミラー302で斜め下方に反射する。反射ミラー302で反射したUV光は接合レンズ160の光軸に対して斜め方向から紫外線硬化樹脂162Aに照射される。
図25の正面視態様において、治具163で支持される接合レンズ160の下方には、接合レンズ160と同軸的にレンズ306、及び光源308が配置されている。一方、図25の正面視態様において、接合レンズ160の上方には、接合レンズ160と同軸的に対物レンズ310、及びCCD等の撮像素子312が配置されている。なお、治具163には、光源308から出射された光が通過する開口163Bが形成されている。
偏心測定機304は、光源308、レンズ306、対物レンズ310、及び撮像素子312、及び表示装置314等を含んで構成されている。接合レンズ160には、光源308から出射された光がレンズ306を介して接合レンズ160を透過し、対物レンズ310を介して撮像素子312に結像され、点像が撮像素子312によって撮像される。なお、光源308から照射される光は、光硬化樹脂に感度が無い波長の光である。表示装置314には、撮像素子312によって撮像されることで得られた点像を示す画像が表示される。
レンズ16と負レンズ162とを紫外線硬化樹脂162Aで接着して接合レンズ160を製造する場合、レンズ16の光軸と負レンズ162の光軸とを、許容される光学的特性の誤差を含む予め設定された範囲内に合わせる必要がある。
このため、本第3の実施形態では、作業員等は、紫外線硬化樹脂162Aの硬化終了前に、レンズ16と負レンズ162との何れか一方を光軸と交差する方向に相対移動させて、レンズ16の光軸と負レンズ162の光軸とを予め設定された範囲内に合わせる作業を行う。本第3の実施形態では、表示装置314に表示された画像が画面の既定範囲内に収まるように、作業員等は、表示装置314に表示された画像の位置を見ながらレンズ16及び/又は負レンズ162等を移動させる。なお、画面の既定範囲とは、画面の全範囲のうち、上述した「予め設定された範囲」に対応する一部範囲を指す。
「硬化終了前」は、レンズ16と負レンズ162とを光軸と交差する方向に相対移動可能な期間である。ここで、「硬化終了前」とは、紫外線硬化樹脂162Aが完全に硬化する前を指す。言い換えれば、「硬化終了前」とは、紫外線硬化樹脂162Aの硬化途中を指す。さらに言い換えれば、「硬化終了前」とは、レンズ16と負レンズ162との接着完了前を指す。
これにより、レンズ16の光軸と負レンズ162の光軸とが予め設定された範囲内に合わせられ、点像が予め設定された範囲内に入った接合レンズ160を得ることができる。なお、レンズ16及び/又は負レンズ162等の移動は、作業員等が手作業で行ってもよく、アクチュエータ等を用いて行ってもよい。
[その他の実施形態]
上記第2の実施形態及び第3の実施形態に係る各光照射装置では、厚みが均一とされた紫外線硬化樹脂162Aを均一の速度で硬化させる例を説明したが、一例として図26に示すように、厚みが一定でない、言い換えれば、厚みが不均一の紫外線硬化樹脂162A、すなわち、部分的に厚みが異なる紫外線硬化樹脂162Aを均一の速度で硬化させることもできる。例えば、球面レンズであるレンズ16に対して厚みが一定でない紫外線硬化樹脂12を硬化させて一体化することで、非球面レンズを製造することができる。なお、紫外線硬化樹脂12の厚みが厚い部位に対しては、厚みが薄い部位に比較してUV光の光量を増加させることで、厚みが不均一の紫外線硬化樹脂12であっても、均一の速度で硬化させることができる。紫外線硬化樹脂12の厚みは、本開示の技術に係る「光硬化樹脂の特性」の一例である。また、このような紫外線硬化樹脂12の厚みに応じたUV光の照度分布は、本開示の技術に係る「光硬化樹脂の特性に応じた照射エネルギーの分布」の一例である。
上記第2の実施形態及び第3の実施形態に係る各光照射装置では、厚みが均一とされた紫外線硬化樹脂162Aを均一の速度で硬化させる例を説明したが、一例として図26に示すように、厚みが一定でない、言い換えれば、厚みが不均一の紫外線硬化樹脂162A、すなわち、部分的に厚みが異なる紫外線硬化樹脂162Aを均一の速度で硬化させることもできる。例えば、球面レンズであるレンズ16に対して厚みが一定でない紫外線硬化樹脂12を硬化させて一体化することで、非球面レンズを製造することができる。なお、紫外線硬化樹脂12の厚みが厚い部位に対しては、厚みが薄い部位に比較してUV光の光量を増加させることで、厚みが不均一の紫外線硬化樹脂12であっても、均一の速度で硬化させることができる。紫外線硬化樹脂12の厚みは、本開示の技術に係る「光硬化樹脂の特性」の一例である。また、このような紫外線硬化樹脂12の厚みに応じたUV光の照度分布は、本開示の技術に係る「光硬化樹脂の特性に応じた照射エネルギーの分布」の一例である。
なお、第1の実施形態に係る光照射装置10においても、光源20の特性の影響、光学系22の特性の影響、並びに、レンズ16におけるUV光の屈折、反射、散乱、及び/又は吸収等の影響を受けたUV光により、紫外線硬化樹脂12の硬化速度が不均一とならないように、かつ、これらの影響を相殺するように、第2の実施形態と同様に、紫外線硬化樹脂12に向けて照射されるUV光の照射エネルギーが制御部30A1によって3段階以上の多段階に変更されるようにしてもよい。
また、一例として、図11に示すように、光照射装置200から出射されるUV光を検出する光検出装置128を設けてもよい。この場合、例えば、支持部材14の側方に光検出装置128が設置され、光照射装置200を水平方向に移動するアクチュエータ316が設置される。
紫外線硬化樹脂12にUV光を照射する場合には、光照射装置200を支持部材14の上方に移動し、液晶パネル70の画素70Aを透過したUV光を光検出装置128で検出する場合には、光照射装置200を光検出装置128の上方に移動する。
光検出装置128は、複数の画素70Aが液晶パネル制御信号に従って予め設定された順番で一個ずつ透過状態とされることによって、言い換えれば画素70Aの液晶シャッターが開状態とされることによって画素70Aを透過したUV光の光量を画素70A毎に検出する。画素70A毎に光検出装置128によって得られた検出データは区分領域に関連付けて記憶装置32に記憶される。
検出データは、光検出装置128によって外部I/F144を介して制御部30A1に出力される(図16参照)。
制御部30A1は、光源120及び/又は液晶パネル70等の経時変化(以下、単に「経時変化」とも称する)に応じて、照射エネルギーを変更する。照射エネルギーの変更は、例えば、光源120からのUV光の出力レベルが変更されることによって実現され、また、UV光を画素70Aで紫外線硬化樹脂162Aに向けて透過させる時間の変更、すなわち、画素70Aの液晶シャッターの開時間の変更によっても実現可能である。
経時変化は、光検出装置128から出力された検出データから特定可能である。そのため、制御部30A1は、光検出装置128の検出結果、すなわち、検出データに応じて補正制御を行う。このように、光照射装置200では、液晶パネル70の動作に対して、液晶パネル70の経時変化に応じたキャリブレーションが行われる。
上記第2の実施形態及び第3の実施形態では、UV光を変調する光変調素子としてDMD等のMEMSを用いたが、DMDに代えて、複数の光透過率変更領域を有する反射型の液晶パネル等の、他の種類の光変調素子を用いることもよい。ここで、液晶パネルは、本開示の技術に係る「透過率変更素子」の一例である。このように、DMDに代えて、複数の光透過率変更領域を有する反射型の液晶パネル等の他の種類の光変調素子を用いた場合であっても、上記第2の実施形態及び第3の実施形態で説明した効果と同一の効果が得られる。
上記各実施形態では、レンズ16に付与された紫外線硬化樹脂をUV光の照射により硬化させたが、紫外線硬化樹脂は、レンズ16等の光学素子以外の対象物に付与されているものであってもよく、単体であってもよい。
上記各実施形態では、紫外線硬化樹脂にUV光を照射して硬化させる例を示したが、光硬化樹脂に可視光を照射して硬化させる場合に対しても本開示の技術は適用できる。
本開示の光照射装置は、光硬化樹脂に光を照射して3次元のオブジェクトを製造する光造形法を用いた3Dプリンタであってもよい。これにより、光硬化樹脂が硬化する際の歪みが抑制された高精度のオブジェクトを製造することができる。
以上に示した記載内容及び図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、及び効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、及び効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容及び図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことは言うまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容及び図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。
本明細書において、「A及び/又はB」は、「A及びBのうちの少なくとも1つ」と同義である。つまり、「A及び/又はB」は、Aだけであってもよいし、Bだけであってもよいし、A及びBの組み合わせであってもよい、という意味である。また、本明細書において、3つ以上の事柄を「及び/又は」で結び付けて表現する場合も、「A及び/又はB」と同様の考え方が適用される。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
上記の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
光硬化樹脂に対して光を照射する照射部と、
光の強度を変更する変更部と、を含む光照射装置であって、
照射部は、光硬化樹脂の全領域に対して光を照射することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの重合反応が停止する前に、全領域の外側から全領域に対して光を重ねて照射し、
変更部は、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して照射部によって照射される光の強度を区分領域毎に変更する
光照射装置。
光硬化樹脂に対して光を照射する照射部と、
光の強度を変更する変更部と、を含む光照射装置であって、
照射部は、光硬化樹脂の全領域に対して光を照射することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの重合反応が停止する前に、全領域の外側から全領域に対して光を重ねて照射し、
変更部は、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して照射部によって照射される光の強度を区分領域毎に変更する
光照射装置。
(付記2)
光硬化樹脂に対して光を照射する照射部と、
光の強度を変更する変更部と、を含む光照射装置であって、
照射部は、光硬化樹脂の全領域に対して光を照射することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの成長中に、全領域の外側から全領域に対して光を重ねて照射し、
変更部は、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して照射部によって照射される光の強度を区分領域毎に変更する
光照射装置。
光硬化樹脂に対して光を照射する照射部と、
光の強度を変更する変更部と、を含む光照射装置であって、
照射部は、光硬化樹脂の全領域に対して光を照射することで光硬化樹脂からラジカルを発生させ、ラジカルの成長中に、全領域の外側から全領域に対して光を重ねて照射し、
変更部は、光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して照射部によって照射される光の強度を区分領域毎に変更する
光照射装置。
(付記3)
全領域を取り囲む領域に対して光が走査されることで、全領域に対してもレーザが走査される付記1又は付記2に記載の光照射装置。
全領域を取り囲む領域に対して光が走査されることで、全領域に対してもレーザが走査される付記1又は付記2に記載の光照射装置。
(付記4)
全領域を取り囲む領域は、矩形状平面であり、矩形状平面の始点から終点にかけて光が走査されることで、全領域に対してもレーザが走査される付記3に記載の光照射装置。
全領域を取り囲む領域は、矩形状平面であり、矩形状平面の始点から終点にかけて光が走査されることで、全領域に対してもレーザが走査される付記3に記載の光照射装置。
10,100,110,200,300 光照射装置
12,162A 紫外線硬化樹脂
14 支持部材
14A 収容面
16A 片面
18 照射部
20,20A 光源
22 光学系
22B コリメートレンズ
24 ガルバノミラー
30 コンピュータ
30A CPU
30A1 制御部
30A2 同期信号供給部
30B ROM
30B1 レーザ照射プログラム
30C RAM
32 記憶装置
32A レーザ強度プログラム
34 UI系デバイス
34A ディスプレイ
34B 受付デバイス
36 スキャナドライバ
38 光源ドライバ
40,144 外部I/F
42 I/O
48 バスライン
50 矩形状平面
120 光源
124 DMD
124A マイクロミラー
124A1 鏡面
126 投影光学系
128 光検出装置
130B1 UV光照射プログラム
130B2 補正制御プログラム
132A 照射エネルギー変更テーブル
136 DMDドライバ
142 フォトディテクタ
160 接合レンズ
162 負レンズ
163 治具
163A 底面
165 隙間
600 記憶媒体
12,162A 紫外線硬化樹脂
14 支持部材
14A 収容面
16A 片面
18 照射部
20,20A 光源
22 光学系
22B コリメートレンズ
24 ガルバノミラー
30 コンピュータ
30A CPU
30A1 制御部
30A2 同期信号供給部
30B ROM
30B1 レーザ照射プログラム
30C RAM
32 記憶装置
32A レーザ強度プログラム
34 UI系デバイス
34A ディスプレイ
34B 受付デバイス
36 スキャナドライバ
38 光源ドライバ
40,144 外部I/F
42 I/O
48 バスライン
50 矩形状平面
120 光源
124 DMD
124A マイクロミラー
124A1 鏡面
126 投影光学系
128 光検出装置
130B1 UV光照射プログラム
130B2 補正制御プログラム
132A 照射エネルギー変更テーブル
136 DMDドライバ
142 フォトディテクタ
160 接合レンズ
162 負レンズ
163 治具
163A 底面
165 隙間
600 記憶媒体
Claims (36)
- 光硬化樹脂に対して光を照射する照射部と、
前記光の強度を変更する変更部と、を含む光照射装置であって、
前記照射部は、前記光硬化樹脂に対して前記光を照射することで前記光硬化樹脂からラジカルを発生させ、前記ラジカルの重合反応が停止する前に、前記光硬化樹脂に対して前記光を重ねて照射し、
前記変更部は、前記光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して前記照射部によって照射される前記光の強度を前記区分領域毎に変更する
光照射装置。 - 光硬化樹脂に対して光を照射する照射部と、
前記光の強度を変更する変更部と、を含む光照射装置であって、
前記照射部は、前記光硬化樹脂に対して前記光を照射することで前記光硬化樹脂からラジカルを発生させ、前記ラジカルの成長中に、前記光硬化樹脂に対して前記光を重ねて照射し、
前記変更部は、前記光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して前記照射部によって照射される前記光の強度を前記区分領域毎に変更する
光照射装置。 - 前記照射部は、前記光硬化樹脂に対して前記光を走査する請求項1又は請求項2に記載の光照射装置。
- 前記照射部は、前記ラジカルの寿命に達する前に前記光硬化樹脂に対して前記光を重ねて照射する請求項1から請求項3の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記照射部は、前記光硬化樹脂の全領域に前記光を照射する請求項1から請求項4の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記光硬化樹脂に対して照射される前記光の強度の分布を示す分布情報を受け付ける受付部を更に含み、
前記変更部は、前記受付部によって受け付けられた前記分布情報に従って前記光の強度を変更する請求項1から請求項5の何れか一項に記載の光照射装置。 - 前記光硬化樹脂は、光学素子に付与されており、
前記光の強度の分布は、前記光学素子の光学的特性に従って定められている請求項6に記載の光照射装置。 - 前記光硬化樹脂は、前記光学素子が支持された支持部材と前記光学素子との間に介在しており、
前記光の強度の分布は、前記光学素子の光学的特性及び前記支持部材の光学的特性に従って定められている請求項7に記載の光照射装置。 - 前記光学素子は、レンズである請求項7又は請求項8に記載の光照射装置。
- 前記光硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂である請求項1から請求項9の何れか一項に記載の光照射装置。
- 光硬化樹脂に対して光を照射する照射ステップと、
前記光の強度を変更する変更ステップと、を含む光照射方法であって、
前記照射ステップは、前記光硬化樹脂に対して前記光を照射することで前記光硬化樹脂からラジカルを発生させ、前記ラジカルの重合反応が停止する前に、前記光硬化樹脂に対して前記光を重ねて照射し、
前記変更ステップは、前記光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して前記照射ステップによって照射される前記光の強度を前記区分領域毎に変更する
光照射方法。 - 光硬化樹脂に対して光を照射する照射ステップと、
前記光の強度を変更する変更ステップと、を含む光照射方法であって、
前記照射ステップは、前記光硬化樹脂に対して前記光を照射することで前記光硬化樹脂からラジカルを発生させ、前記ラジカルの成長中に、前記光硬化樹脂に対して前記光を重ねて照射し、
前記変更ステップは、前記光硬化樹脂が区分されることで得られた複数の区分領域の各々に対して前記照射ステップによって照射される前記光の強度を前記区分領域毎に変更する
光照射方法。 - コンピュータを、
請求項1から請求項10の何れか一項に記載の光照射装置に含まれる前記変更部として機能させるためのプログラム。 - 光源から出射された光を変調する光変調素子を備え、前記光源から出射された前記光を前記光変調素子を介して光硬化樹脂に照射する照射部と、
前記光変調素子の制御を行うことで前記光硬化樹脂に向かう前記光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させる制御部と、
を含む光照射装置。 - 前記光変調素子は、前記光源から出射された前記光の反射の向きを変更可能な複数の反射部材を備えた反射方向変更素子又は前記光源から出射された前記光の透過率を変更可能な複数の光透過率変更領域を有する透過率変更素子であり、
前記照射部は、前記光源から出射された前記光を前記複数の反射部材又は前記複数の光透過率変更領域を介して光硬化樹脂に照射し、
前記制御部は、前記反射部材による前記光の反射の向きを変更する制御又は前記光透過率変更領域の前記透過率を変更する制御を行う請求項14に記載の光照射装置。 - 前記制御は、前記光硬化樹脂の特性に応じた前記照射エネルギーの分布とする制御である請求項14又は請求項15に記載の光照射装置。
- 前記照射部は、変調された前記光を前記光硬化樹脂に投影する投影光学系を有し、
前記制御は、前記投影光学系の特性に応じた前記照射エネルギーの分布とする制御である請求項14から請求項16の何れか一項に記載の光照射装置。 - 前記光硬化樹脂は、光学素子に付与されており、
前記制御は、前記光学素子の光学的特性に応じた前記照射エネルギーの分布とする制御である請求項14から請求項17の何れか一項に記載の光照射装置。 - 前記光硬化樹脂は、前記光学素子を支持する支持部材と前記光学素子との間に介在しており、
前記制御は、前記光学素子の光学的特性、及び前記支持部材の光学的特性に応じた前記照射エネルギーの分布とする制御である請求項18に記載の光照射装置。 - 前記光学素子は、レンズである請求項18又は請求項19に記載の光照射装置。
- 前記光硬化樹脂が均一の厚みである場合、
前記制御は、前記光硬化樹脂に照射される前記光の照射エネルギーの分布を均一にする制御である請求項14から請求項20の何れか一項に記載の光照射装置。 - 前記複数の反射部材又は前記複数の光透過率変更領域は、平面状に配置されている請求項15、請求項15を引用する請求項16から請求項21の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記制御部は、前記光源及び前記光変調素子のうちの少なくとも一方の経時変化に応じて、前記照射エネルギーを変更する補正制御を行う請求項14から請求項22の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記反射部材で反射された前記光又は前記光透過率変更領域を透過した前記光の光量を検出する光検出部を備え、
前記制御部は、前記光検出部の検出結果に応じて前記補正制御を行う請求項15に従属する請求項23に記載の光照射装置。 - 前記光検出部は、前記反射部材から見た場合に、前記光硬化樹脂とは異なる方向に配置され、
前記制御部は、前記光検出部が前記光量を検出する場合に、前記光源から出射された前記光を前記反射部材で前記光検出部に向けて反射させる制御を行う請求項24に記載の光照射装置。 - 前記反射方向変更素子は、MEMSである請求項15、請求項15を引用する請求項16から請求項21及び請求項22から請求項25の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記MEMSは、DMDである請求項26に記載の光照射装置。
- 前記照射の1回当たりの照射時間は、前記光硬化樹脂のラジカル寿命未満の時間に設定されている請求項14から請求項27の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記制御部は、前記光変調素子を介した前記照射部からの前記光を前記光硬化樹脂に照射させることで前記光硬化樹脂からラジカルを発生させ、前記ラジカルの重合反応が停止する前に、前記光硬化樹脂に対して前記光を重ねて照射させる制御を行う請求項14から請求項27の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記制御部は、前記光変調素子を介した前記照射部からの前記光を前記光硬化樹脂に照射させることで前記光硬化樹脂からラジカルを発生させ、前記ラジカルの成長中に、前記光硬化樹脂に対して前記光を重ねて照射させる制御を行う請求項14から請求項27の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記制御部は、前記光変調素子を介した前記照射部からの前記光を前記光硬化樹脂に照射させることで前記光硬化樹脂からラジカルを発生させ、前記ラジカルの寿命に達する前に前記光硬化樹脂に対して前記光を重ねて照射する制御を行う請求項14から請求項30の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記照射部は、前記光硬化樹脂の全領域に対して前記光を面状に照射する請求項14から請求項31の何れか一項に記載の光照射装置。
- 前記光硬化樹脂に対する照射エネルギーの分布を示す分布情報を受け付ける受付部を更に含み、
前記制御部は、前記受付部によって受け付けられた前記分布情報に従って前記照射エネルギーを変更する請求項14から請求項32の何れか一項に記載の光照射装置。 - 前記光は、UV光であり、
前記光硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂である請求項14から請求項33の何れか一項に記載の光照射装置。 - 光源から出射された光を変調する光変調素子を備えた光照射装置の動作方法であって、
前記光源から出射された前記光を前記光変調素子を介して光硬化樹脂に照射する照射ステップと、
前記光変調素子の制御を行うことで前記光硬化樹脂に向かう前記光の照射エネルギーを3段階以上の多段階で分布させる制御ステップと、
を含む光照射装置の動作方法。 - コンピュータを、
請求項14から請求項34の何れか一項に記載の光照射装置に含まれる前記制御部として機能させるためのプログラム。
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