用于利用图像对材料进行曝光的系统和方法技术方案

一种用于利用图像对材料进行曝光的系统，包括曝光台(12)和电子光投影仪(13)，该电子光投影仪布置在曝光台(12)的上方，并适于朝向布置在曝光台(12)上的材料投射图像。电子光投影仪和曝光台被配置为相对于彼此移动，并且电子光投影仪(13)连接到投影仪控制单元。投影仪控制单元被配置为提供由图像数据表示的要曝光的图像的序列，将静态图像图案叠加到要曝光的图像的边缘部分上，从而产生组合的图像的序列，并且电子光投影仪(13)被配置为将组合的图像顺序地曝光到材料上。像顺序地曝光到材料上。像顺序地曝光到材料上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用图像对材料进行曝光的系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种方法，当使用用于曝光光聚合(和其他材料)的设备用于逐层固化材料以构建3D对象或用于仅一层被聚合或曝光的2D直接成像光刻时，消除相邻曝光条带中不期望的非连续效应。除了用于与PCB、触摸板、太阳能电池、化学铣削和其他的制造相关的光刻的2D直接光刻机之外，典型的用途将是3D打印机、快速成型机、快速制造机和类似的逐层建筑工艺设备。

技术介绍

[0002]当两个相邻的曝光条带靠近放置在一起时，聚合材料将取决于曝光条带的位置和每个条带中的功率。如果曝光条带的位置在x和y方向上相对于彼此很好地对齐(即在与图像像素相同的网格上)，并且曝光条带中的功率相同，则结果将是最佳的。然后，相邻的曝光条带可以彼此靠近放置(“背靠背”)或具有适合于图像像素网格的重叠区域。如果应用了重叠区域，则必须在图像数据集中的一个上移除重叠区域中的图像数据以避免过度曝光。
[0003]然而，如果正交于图像条带长度的图像上的功率分布具有一定的变化，或者如果每个曝光条带的图像定位不在像素网格上，聚合材料将具有不期望的特性，例如不连续性或未曝光区域。
[0004]WO2016/124634描述了一种用于曝光光聚合材料用于逐层固化材料以构建3D对象的方法。通过将要曝光的图像分割成内部距离至少为一个像素的多个子图像，并借助于光投影仪将子图像顺序地曝光到光聚合材料上来执行曝光。
[0005]EP3040778描述了一种用于在图像区域上从光投影仪提供均匀亮度的方法。该文献没有解决减少由两个相邻曝光条带上的图像位置差异和/或亮度均匀性差异引起的相邻曝光条带的边缘部分对曝光结果的影响的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种用于逐层曝光光敏或光聚合材料以构建3D对象或用于2D直接成像光刻的系统和方法，减少或消除上述现有技术的不期望的效果。
[0007]因此，本专利技术的目的是提供一种系统和方法，该系统和方法能够减少由两个相邻曝光条带上的图像位置差异和/或亮度均匀性差异引起的相邻曝光条带的边缘部分对曝光结果的影响的问题。
[0008]本专利技术的系统和方法将减轻对曝光图像中亮度均匀性的要求，并且还减轻了控制机器内部图像位置的机械的公差。由于亮度均匀性和图像定位机械都需要昂贵的机器部件，当这样的参数公差放宽时，更容易提供具有成本效益的机器。
[0009]本专利技术的目的是借助于专利权利要求的特征来实现的。
[0010]在一个实施例中，用于利用图像对材料进行曝光的系统包括曝光台和布置在曝光台上方的电子光投影仪。电子光投影仪适于朝向布置在曝光台上的材料投射图像，其中，电子光投影仪和曝光台被配置为相对于彼此移动，并且其中，电子光投影仪连接到投影仪控
制单元。投影仪控制单元被配置为提供要曝光的图像的序列，其中图像由图像数据表示，并且将静态图像图案叠加到要曝光的图像的边缘部分上，从而产生组合的图像的序列。
[0011]投影仪控制单元还可以被配置为控制静态图像图案到要曝光的图像上的叠加。
[0012]电子光投影仪被配置为将组合的图像顺序地曝光到材料上。
[0013]该系统在材料处提供结果曝光，从而在相邻的图像之间的重叠区域中提供良好的均匀性。
[0014]在一个实施例中，要曝光的图像是CAD(计算机辅助设计)图像数据的形式，例如存储在CAD数据文件上。然后在图像区域的每一侧上将静态图像图案叠加到由图像数据文件给出的数据图案上。
[0015]例如，由电子光投影仪曝光的材料是光敏或光聚合材料。在后一种情况下，该系统可用于如前所述的3D打印。
[0016]在一个实施例中，电子光投影仪连接到电机控制器，电机控制器向电子光投影仪提供同步信号，用于控制电子光投影仪相对于曝光台的移动。这种移动使得投影仪能够设置图像序列中的下一个图像。
[0017]在一个实施例中，在顺序地呈现图像数据的同时固定叠加的图案。这意味着投影到要曝光的材料上的图像在曝光区域上改变，以便形成完整的图片/对象。然而，叠加的图案的作用是平滑相邻图像之间的过渡，并且可以是固定的，即，叠加的图案的图像数据对于序列中的每个图像是相同的。
[0018]在一个实施例中，曝光条带的一侧上的叠加的图案与相邻曝光条带的另一侧互补。
[0019]叠加的图案可以具有在全投影图像宽度和一个投影图像像素之间的宽度。在大多数实施例中，宽度比全投影图像更窄。叠加的图案的长度例如可以对应于一个投影图像中的行数，即，与序列中的每个图像具有相同的长度。
[0020]叠加的图案可以具有不同的形状，例如锯齿形或阶梯锯齿形，或任何其他合适的形状。
[0021]与上述描述相对应，一种用于利用图像对材料进行曝光的方法在一个实施例中包括以下步骤：
[0022]‑
提供要曝光的图像的序列，
[0023]‑
将静态图像图案叠加到要曝光的图像的边缘部分上，从而产生组合的图像的序列，
[0024]‑
借助于光投影仪将组合的图像顺序地曝光到材料上。
附图说明
[0025]现在将通过参考附图更详细地描述本专利技术。
[0026]图1示出了在3D打印机/快速制造机或2D光刻机中用于固化光聚合材料层的系统。
[0027]图2示出了由根据本专利技术的系统执行的曝光处理。
[0028]图3示出了曝光期间的理想情况，其中来自光投影仪的曝光图像上的亮度均匀性是理想的，而相邻曝光条带的位置是理想的。
[0029]图4示出了曝光期间的非理想情况，其中亮度均匀性导致相邻曝光条带之间的功
率的不连续性。
[0030]图5示出了在通过使用该系统的一个实施例的重叠区域的曝光之后的结果功率分布。
[0031]图6示出了在通过使用该系统的一个实施例的在x和y中具有偏移的重叠区域的曝光之后的结果图像分布。
[0032]图7示出了由电子光投影仪曝光到材料上的CAD图像和叠加的图案的示例。
[0033]图8示出了要曝光的图像侧面上的叠加的图案的一个示例。
[0034]图9示出了要曝光的图像侧面上的叠加的图案的另一示例。
[0035]图10示出了如何使用来自图像投影仪的两个曝光条带将CAD图像曝光到感光材料的示例。
[0036]图11示出了两个相邻图像的曝光导致曝光条带之间的边缘上的未曝光区域的示例。
[0037]图12示出了两个相邻图像的曝光导致曝光条带之间的边缘上的未曝光区域的另一示例。
具体实施方式
[0038]在图1中，示出了用于逐层曝光光敏或光聚合材料11以构建3D对象或用于2D直接成像光刻的系统10。
[0039]该系统包括曝光台12和布置在曝光台12上方的电子光投影仪13。电子光投影仪13可以朝向曝光台12发射光14，并因此发射到布置在曝光台12上的任何介质11上，从而将图像投射到介质上。例如，介质11是光敏或光聚合材料。电子光投影仪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于利用图像对材料进行曝光的系统，其中，所述系统包括曝光台(12)和电子光投影仪(13)，所述电子光投影仪布置在所述曝光台(12)的上方，并适于朝向布置在所述曝光台(12)上的材料投射图像，其中，所述电子光投影仪和所述曝光台被配置为相对于彼此移动，并且其中，所述电子光投影仪(13)连接到投影仪控制单元，所述投影仪控制单元被配置为：
‑
提供由图像数据表示的要曝光的图像的序列，
‑
将静态图像图案叠加到要曝光的所述图像的边缘部分上，从而产生组合的图像的序列，并且其中，所述电子光投影仪(13)被配置为将组合的所述图像顺序地曝光到所述材料上。2.根据权利要求1所述的系统，其中，要曝光的所述图像是CAD(计算机辅助设计)图像数据(72)的形式，在图像区域的每一侧上，静态图像图案(71)叠加在由CAD文件给出的数据图案上。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述材料(11)是光敏或光聚合材料。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子光投影仪(13)连接到电机控制器，所述电机控制器向所述电子光投影仪提供同步信号(15)，用于控制所述电子光投影仪相对于所述曝光台的移动，以使所述投影仪能够设置图像序列中的下一个图像。5.根据权利要求1所述的系统，其中，在顺序地呈现所述图像数据的同时固定叠加的所述图案。6.根据权利要求1所述的系统，其中，在曝光条带的一侧上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：恩德雷，
申请(专利权)人：维斯泰克公司，
类型：发明
国别省市：