用于产生均匀的光分布的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于借助平面光调制器产生均匀化的光量分布的方法和一种快速成型法，在该快速成型法中使用这种方法。
【背景技术】
[0002]在快速成型法中，除了紫外(UV)激光器之外也越来越多地使用UV-LED投影仪。对此的方法例如从EP I 880 830 Al中和EP I 894 705 A2中已知。在此，将UV光投影到光硬化的塑料上。在投影时，在此使用光学元件和平面光调制器。由于光学元件，出现不均匀的光分布或强度分布。曝光场的边缘区域在此与曝光场的中央的区域相比典型地具有较低的强度。所述也称作为球面图像的效果引起，光硬化的塑料不会在每个位置上获得相同的强度进而不同地并且因此不均匀地硬化。
[0003]EP I 982 824 A2提出，通过UV投影仪的较亮的像素借助灰度分布被减小到边缘上的像素的强度水平上，使强度分布均匀化。
[0004]对此的缺点是，灰度分布仅能够通过准确地控制强度来实现。因此，本发明的任务也是提供耗费更少的方法，借助所述方法能够实现类似的效果。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的任务在于，消除现有技术的缺点。尤其是，应该提供一种耗费更少的方法，其中实现曝光场的光强的令人满意的均匀化。该方法应能够尽可能成本适当地实现。
[0006]本发明的任务通过一种用于借助平面光调制器来产生均匀化的光量分布的方法来解决，所述平面光调制器具有多个成行和成列布置的可控制的可倾斜的微镜，其中平面放射的光源的光经由光学元件被投影并且被投影的光源的曝光场借助平面光调制器在投影面之上引导，其中朝向曝光场的中间增多数量的像素不被照明，使得在时间积分中，实现全部在投影面上照明的像素的均匀化。
[0007]在本发明的范围中，将要控制的最小的光源理解成像素，由所述最小的光源组成投影仪的图像。
[0008]例如，能够将Texas Instruments公司的尤其好地适合的DLP?芯片用作为平面光调制器。
[0009]根据本发明能够规定，作为平面放射的光源使用投影仪，优选使用LED投影仪，尤其优选使用UV-LED投影仪。替代地，能够使用激光器系统。
[0010]不仅投影仪、而且激光器系统优选地放射波长选择为180至600nm、优选为230至450nm的光。通常，能够将多色光源用作为投影仪，其中然而单色光源也或基本上单色的光源是尤其优选的。通过使用单色光源，能够使光强或辐射强度统一进而实现更均匀的聚合。波长在385nm附近的LED-UV投影仪或者具有波长在285nm附近的激光器的激光器系统是尤其优选的。具有分辨率大于等于1024X 800、优选大于等于1920 X 1080像素、尤其高分辨率地具有直至100000或更多像素的投影仪是优选的。尤其优选地，使用具有相干光辐射的平面放射的光源。空间的相干也通过光源I和/或结构单元O距曝光场5的非常小的间距来实现。
[0011]作为面状的光源、装置和/或结构单元距曝光场的小的间距适合的是3mm至500mm、尤其3_至250mm、尤其优选3_至150_、优选3_至50_。替代地，间距也能够为Imm至50_。根据本发明，面状放射的光源、平面光调制器和光学元件、尤其透镜系统形成装置。面状放射的光源、平面光调制器和光学元件、尤其透镜系统此外作为结构单元中的装置存在。
[0012]在此能够规定，通过为了控制投影仪而安放的光罩、尤其是可编程的光罩通过下述方式来限定不被照明的像素:始终保持关断投影仪的特定的发光点。根据本发明的光罩对应于光源的关断的发光点的图形，其中曝光场中的图形作为不被照明的像素示出，尤其作为不被照明的像素的静态图形示出。
[0013]通过安放的光罩，以最简单的方式实现减小曝光场的特定的区域中的光强。借助所述光罩，因此能够实现曝光场的均匀化，尤其是曝光场的光强的均匀化，尤其优选是曝光场的光强的时间积分中的均匀化。
[0014]替代于使用所安放的光罩，也能够规定，通过微镜的涂黑或通过具有微镜占据的缺口的平面光调制器或通过发光点借助微镜转向来限定不被照明的像素。
[0015]通过取消单个微镜，能够减少用于平面光调制器的成本或需要的接口的数量。在应用涂黑的情况下，能够动用市售的整面配备的平面光调制器。
[0016]借助根据本发明的方法的一个改进方案，也能够规定，不被照明的像素的数量朝向中间根据函数增加，优选线性地或根据抛物线，尤其优选地根据考虑出现的干扰的函数，优选地根据改进曝光场上的、优选要曝光的或要打印的图形的相干性的函数。
[0017]由此，曝光场的强度中的由于光学元件典型出现的偏差可以尤其好地补偿。这种函数尤其好地补偿曝光场的中间的强度增大。
[0018]在此能够规定，函数根据曝光场的通过光学元件、尤其透镜系统造成的不均匀性来确定、优选地计算。
[0019]优选地，函数根据曝光场的通过面状的光源、包括面状的光源、平面光调制器和/或光学元件的装置造成的不均匀性来确定、优选地计算。替代地，函数根据通过包括光源的结构单元造成的不均匀性来计算。
[0020]用于不被照明的像素的数量朝向照明场的中间增加的函数被确定为基准I的函数，所述基准I说明投影面(平面)上的曝光场中的光源的初始光强并且与说明投影面的均匀的、面状的光强(平面中的关于X像素平均的能量密度)的基准2相关，尤其是关于12 X 13至1920X 1080像素。投影面也能够包括像素的更大的分别率。
[0021]所述措施也用于，补偿强度分布中的结构决定的错误的尽可能准确的补偿进而产生尽可能均匀的曝光场。
[0022]按照根据本发明的方法的一个尤其优选的实施方式也能够规定，曝光场的强度分布通过光源和平面光调制器在最大照明的情况下来测量或计算并且从中确定每行和/或每列中的不被照明的像素的数量。
[0023]借此，提供尤其好地适合的方法，利用该方法也能够以简单的方式补偿确定的光源、如投影仪类型或各个投影仪的特定的强度偏差。
[0024]根据本发明的一个优选的实施方案能够规定，面状放射的光源、优选包括面状放射的光源的装置和/或包括面状放射的光源的结构单元在投影面之上引导，以便在投影面之上引导被投影的光源的曝光场，其中能够将曝光场往复地在投影面之上引导。这能够连续地或不连续地进行。
[0025]由此，提供可尤其简单地实现的方法，以便在快速成型时实现该方法。所述方法与其他方法相比、尤其与仅将曝光场在投影面之上引导的方法相比是更不易受错误影响的。
[0026]借助根据本发明的方法的一个改进方案规定，将曝光场周期性地在投影面之上引导。通过周期性地扫过投影面，实现沿着曝光场的运动方向的更均匀的强度。
[0027]用于照明的图形单图像通过a)提取的图形单图像，即从要打印的图形中导出的作为滑动过程或在投影面之上引导包括光源的装置时的各个图形示出的图形单图像，与b)关断的发光点的图形或光罩的图形的叠加得到。用于照明的图形单图像的光强与不具有平面光调制器或光罩的照明相比是均匀化的。
[0028]根据一个尤其优选的实施变型形式，在方法中在曝光场中通过下述方式产生照明的图形单图像:a)提取的图形单图像与b)关断的发光点的图形叠加。提取的图形单图像相应于要打印的图形，所述要打印的图形分解成用于滑动过程的图形单图像(图3b)。
[0029]关断的发光点的图形(图3c)示出未照明的像素、未照明的像素的静态图形。照明的图形单图像(图3d)通过将相应的图形单图像(提取的图形单图像，图3b)与作为具有未照明的像素的静态图形示出的关断的发光点的静态图形的叠加得到。
[0030]要打印的图形通过在投影面之上引导具有照明的图形单图像的曝光