数字掩模系统、图样成像设备及数字掩模方法技术方案

一种数字掩模系统包含一用于支撑一材料的支撑结构，及一图样成像设备。该图样成像设备包括一光源装置、多个将来自该光源装置的光转换为多个各表示出一图像的光束的成像装置，及一将所述光束组合为一被朝一材料投射的光束输出的组合器。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数字掩模系统、图样成像设备及数字掩模方法
本专利技术涉及一种掩模系统及方法，特别是指一种数字掩模系统及方法。
技术介绍
数字掩模是一种能在没有物理遮光罩的情况下于光敏材料上形成图样的技术(也就是无光罩微影处理)，而因此适用于例如三维打印领域。参阅图1，一种现有且用于三维打印的投影机包含一光源及一数字微镜器件(DMD)芯片。借由控制其中的每一个微型反射镜于分别代表一开启状态及一关闭状态的两个特定角度之间转动(所述的两个特定角度之间通常相差20度左右)，该数字微镜器件芯片能将由光源所提供的光转换为一光学图像，并借由一投影镜头将该光学图像投影至一被置于一可动的打印机床的光固化材料(图未示)上。通过改变投射于该光固化材料上的光学图像并配合打印机床的移动，便能借此形成一个三维打印物件。然而，该数字微镜器件芯片具有最大光功率输入的限制，其限制了投影机输出的光的强度，从而限制了三维打印的速度。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了能克服
技术介绍
的至少一缺点的一种数字掩模系统、图样成像设备及数字掩模方法。根据本专利技术的一方面，该数字掩模系统包含一图样成像设备。该图样成像设备包含一用于支撑该材料的该至少一层的支撑结构、一光源装置、一群成像装置及一组合器。该光源装置被组配于提供一群光分量，该群成像装置被设置为分别接收所述光分量并将所述光分量转换为各表示出一图像的一群光束，该组合器被设置为接收所述光束并将所述光束组合为一被朝该支撑结构所支撑的该材料的该至少一层投射的光束输出。根据本专利技术的另一方面，该图样成像设备适用于将一材料图样化，且包含一被组配于提供多个光分量的光源装置、多个被设置为分别接收所述光分量并将所述光分量转换为各表示出一图像的多个光束的成像装置，及一被设置为接收所述光束并将所述光束组合为一被朝该材料投射的光束输出的组合器。根据本专利技术，该数字掩模方法包含：提供多个光分量；接收所述光分量并将所述光分量转换为各表示出一图像的多个光束；接收所述光束并将所述光束组合为一光束输出；将该光束输出朝一材料投射。附图说明本专利技术的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：图1是一示意图，绘示一个现有的用于三维打印的投影机；图2是一方块示意图，绘示本专利技术数字掩模系统的一第一实施例；图3是一示意图，绘示该第一实施例中利用数字光处理技术的一图样成像设备；图4A及4B分别为两个示意图，且分别绘示该第一实施例的两种示例性实施方式；图5A、5B及5C是一示意图，绘示该第一实施例中图样成像设备是以数字光处理技术实现的一种示例性实施方式；图6是一示意图，绘示该第一实施例中图样成像设备是以液晶显示面板技术实现的另一种示例性实施方式；图7是一示意图，绘示该第一实施例中图样成像设备是以硅上液晶技术实现的再一种示例性实施方式；图8是一示意图，绘示本专利技术数字掩模系统的一第二实施例；图9是一示意图，绘示本专利技术数字掩模系统的一第三实施例；图10A及10B各为一示意图且各绘示本专利技术数字掩模系统的一第四实施例；图11是一示意图，绘示本专利技术数字掩模系统的一第五实施例；图12是一示意图，绘示本专利技术数字掩模系统的一第六实施例；图13是一示意图，绘示本专利技术数字掩模系统的一第七实施例；图14是一示意图，绘示本专利技术数字掩模系统的一第八实施例；图15是一示意图，绘示该第一实施例中图样成像设备是以液晶显示技术实现的又一种示例性实施方式；及图16A及16B是一示意图，绘示该第一实施例中图样成像设备是以硅上液晶技术实现的又一种示例性实施方式。具体实施方式在本专利技术被详细说明之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。并且，应当进一步注意的是，本说明书中所提及的“光”、“光线”、“光束”及“光束输出”等术语并不限于紫外线光(UVLight)，而还可以表示电磁辐射、电磁波以及其他任何波长的光线。参阅图2，本专利技术数字掩模系统的一第一实施例例如适用于一三维打印系统。在本实施例中，该数字掩模系统包含一图样成像设备1、一支撑结构2、一电动机设备3，以及一计算机4。在该支撑结构2上，一个由一光敏材料所形成的三维打印物件受到该支撑结构2的支撑。该电动机设备3连接于该支撑结构2，并用于驱动该支撑结构2移动。该计算机4电连接该图样成像设备1及该电动机设备3，并用于根据由一用户所输入的打印参数及打印档案控制该图样成像设备1及该电动机设备3的运作。补充说明的是，用于三维打印的光敏材料可根据所使用的三维打印技术不同而调整，而本专利技术并不对光敏材料的种类进行限制。举例来说，该光敏材料可例如是用于立体光刻技术(StereoLithographyTechnology，SLA)、数字光处理(DigitalLightProcessing，DLP)技术，或者是PolyJetTM技术的可凝固性/光固化性树脂。另一方面，该光敏材料也可例如是用于选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering，简称SLS)技术且例如包含金属、陶瓷、聚合物或尼龙等材料的可烧结粉末。再一方面，该光敏材料还可例如是用于选择性沉积层压(SelectiveDepositionLamination，简称SDL)技术的粘合剂，且可例如是聚醋酸乙烯酯(英文为PolyvinylAcetate，或称PVA)。又一方面，所述的光敏材料更可例如是用于由Hewlett-Packard公司所开发的多喷射融合技术(MultiJetFusiontechnology)且例如含有聚酰胺(或称PA12)的可固化粉末。在现有的图样化过程中，该光敏材料可以被实施为一个光敏基板。在本实施例中，该支撑结构2可例如是用于被浸入在一个填充有呈现液态的光固化树脂的容置槽中。当该数字掩模系统是被应用于三维打印时，本专利技术中所使用的术语“图样图像”或“结果图样图像”是对应于一个三维打印物件的多个材料层的其中一个材料层，且每一个材料层例如是在支撑结构2(示于图1)被设置在一相对于例如该容置槽的固定位置时所形成。通过连续的图样成像操作并配合支撑结构2的移动，当光敏材料已被固化且其经过图样成像的所述材料层彼此堆叠在一起时，即可形成经过打印的三维对象。该图样成像设备1是被配置为产生一形成一图样的图样化光束。适用于传递图样化光束的技术可例如包含：空间光调制器(SpatialLightModulators，简称SLMs)、基于数字光处理(DigitalLightProcessing，或称)运作的投影单元、数字镜装置(DigitalMirrorDevice，简称)、液晶显示(LiquidCrystalDisplay，简称LCD)、图像光放大器(ImageLightAmplifier，或称)、硅上液晶(LiquidCrystalonSilicon，简称LCoS)，或者是硅上液晶反射式显示(SiliconX-talReflectiveDisplay，或称SXRDTM)、光阀、微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字掩模系统，适用于在一材料的至少一层上形成一图样图像；其特征在于，该数字掩模系统包含：/n一支撑结构，用于支撑该材料的该至少一层；及/n一图样成像设备，包括：/n一光源装置，被组配于提供一群光分量；/n一群成像装置，被设置为分别接收所述光分量并将所述光分量转换为各表示出一图像的一群光束；及/n一组合器，被设置为接收所述光束并将所述光束组合为一光束输出，且该光束输出被朝该支撑结构所支撑的该材料的该至少一层投射。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171102 US 15/801,8121.一种数字掩模系统，适用于在一材料的至少一层上形成一图样图像；其特征在于，该数字掩模系统包含：
一支撑结构，用于支撑该材料的该至少一层；及
一图样成像设备，包括：
一光源装置，被组配于提供一群光分量；
一群成像装置，被设置为分别接收所述光分量并将所述光分量转换为各表示出一图像的一群光束；及
一组合器，被设置为接收所述光束并将所述光束组合为一光束输出，且该光束输出被朝该支撑结构所支撑的该材料的该至少一层投射。


2.根据权利要求1所述的数字掩模系统，其特征在于，其中，每一成像装置具有一最大输入功率限制；
其中，每一光分量的功率是小于或等于该最大输入功率限制；及
其中，所述光分量的功率的一总和是大于该最大输入功率限制。


3.如权利要求2所述的数字掩模系统，其特征在于，其中，所述光分量所具有的波长光谱彼此实质上相同。


4.如权利要求1所述的数字掩模系统，其特征在于，其中，所述光束所表示出的所述图像彼此相同，且被组合为该光束输出的所述光束所表示出的所述图像在该材料的该至少一层上彼此完全重叠。


5.如权利要求1所述的数字掩模系统，其特征在于，其中，所述成像装置被组配成使得所述光束所表示出的其中至少一些图像在其边缘以外的部分彼此重叠于该材料上。


6.如权利要求1所述的数字掩模系统，其特征在于，其中，所述光分量所具有的波长光谱彼此实质上相同。


7.如权利要求1所述的数字掩模系统，其特征在于，其中，该组合器具有多个组合器组件，每一组合器组件具有一对彼此相反的连接面，以及多个各自连接所述连接面的安装面；
其中，对于每一组合器组件，该组合器组件的所述连接面的其中一者是被连接至所述组合器组件中的另一组合器组件的其中一连接面，且所述组合器组件以串联的方式相连接；
其中，所述成像装置被设置成使得每一光束是通过所述组合器组件的所述安装面的其中一个安装面而被提供至该组合器中，且该组合器是从串联连接的所述组合器组件的所述连接面的其中一末端的连接面输出该光束输出。


8.如权利要求1所述的数字掩模系统，其特征在于，其中，所述光分量的其中至少二个光分量所具有的波长光谱实质上不同。


9.如权利要求1所述的数字掩模系统，其特征在于，其中，该光源装置还被组配于提供额外另外至少一群光分量；
其中，该图样成像设备还包括另外至少一群成像装置，所述另外至少一群成像装置的所述成像装置被组配于分别接收所述另外至少一群光分量的所述光分量，并将所述另外至少一群光分量的所述光分量转换为各表示出一图像且共同构成另外至少一群光束的其他多个光束；
其中，该图样成像设备还包括另外至少一组合器，所述另外至少一组合器被设置为接收所述另外至少一群光束的所述光束，并将所述另外至少一群光束的所述光束组合为另外至少一光束输出，所述另外至少一光束输出被朝该支撑结构所支撑的该材料的该至少一层投射，且该光束输出及所述另...

【专利技术属性】
技术研发人员：史考特·柯林姆萨克，尼可拉斯·迪亚哥，
申请(专利权)人：捷普有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US