本發(fā)明涉及立體光刻設(shè)備。本發(fā)明更特別地涉及用于立體光刻設(shè)備的校準(zhǔn)技術(shù)。

背景技術(shù)：

立體光刻設(shè)備用于通過逐步地或連續(xù)地用分層圖像曝光可光固化物質(zhì)(例如液態(tài)單體)來制造具有期望形狀的三維物體的過程，所述分層圖像可以例如通過數(shù)字掩?；蛲ㄟ^激光束的掃描生成。立體光刻的基本原理通常也稱為快速原型制作或三維打印。對(duì)于立體光刻制造過程，除了創(chuàng)建數(shù)字掩模的基于像素的顯示器外，還可以使用與可控微鏡結(jié)合的激光束來將分層圖像(尤其是基于像素的分層圖像)投射到可光固化物質(zhì)中的參考表面中，以使其逐步地或連續(xù)地硬化。該參考表面通過聚焦層限定，在該聚焦層中進(jìn)行可光固化物質(zhì)的固化。取決于應(yīng)用，固化層可以具有剛性或柔性的稠度，并且也可以定位于流體可光固化物質(zhì)的體積內(nèi)。為了將固化層與參考表面分離，在生成過程的下一步驟之前，固化層首先通過聚合過程中的粘附被轉(zhuǎn)移到相對(duì)于參考表面可相對(duì)移動(dòng)的平臺(tái)上。在生成過程的后續(xù)步驟中，確保新鮮的可光固化物質(zhì)在最后的固化層(即聚合前沿)和參考表面之間流動(dòng)。這可以例如通過平臺(tái)的簡單相對(duì)運(yùn)動(dòng)或行程組合來實(shí)現(xiàn)。然后，可以通過隨后的曝光使流入的可光固化物質(zhì)固化。重復(fù)生成過程的這些步驟，直到根據(jù)投射的分層圖像生成物體為止。

光學(xué)單元在三維物體的制造過程中起著重要的作用。光學(xué)單元以電磁輻射的形式將分層圖像投射到可光固化物質(zhì)中。為了在立體光刻設(shè)備的整個(gè)壽命周期中確保穩(wěn)定且準(zhǔn)確的物體尺寸，重要的是光學(xué)單元(即光源、投射裝置、數(shù)字反射鏡裝置等等)的實(shí)際狀態(tài)應(yīng)保持最初校準(zhǔn)的狀態(tài)并位于安裝位置處。因此，在立體光刻制造過程中，當(dāng)光學(xué)單元的特性(例如，放大倍率)改變時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問題。這樣的結(jié)果是，批處理的三維物體可能有錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤僅在經(jīng)過一定時(shí)間后例如通過物體尺寸的改變才被用戶觀察到。在現(xiàn)有技術(shù)中，放大倍率的穩(wěn)定性和物體尺寸的相關(guān)正確性不時(shí)地由用戶通過生成校準(zhǔn)體并對(duì)其進(jìn)行測量來控制。這些校準(zhǔn)體通常必須由用戶保存并與批次一起交付。為此，使用具有各種測量表面的小方塊或類似階梯的物體作為校準(zhǔn)物體。在現(xiàn)有技術(shù)中，光學(xué)單元的特性、例如立體光刻設(shè)備的聚焦層的位置在工廠中被校準(zhǔn)，并且隨后可以僅通過由服務(wù)技術(shù)人員干預(yù)立體光刻設(shè)備來進(jìn)行校準(zhǔn)。從現(xiàn)有技術(shù)中還已知一些用于立體光刻設(shè)備的校準(zhǔn)技術(shù)。

ep1726927a1公開了一種投射設(shè)備，其中使用檢測非成像光的傳感器來校準(zhǔn)投射圖像。

us2003/0179435a1公開了一種投射儀設(shè)備，其中使用檢測轉(zhuǎn)向光的傳感器來校準(zhǔn)光源。

ep1849587a1公開了一種立體光刻設(shè)備，該立體光刻設(shè)備使用恒定的灰度級(jí)補(bǔ)償矩陣，該灰度級(jí)補(bǔ)償矩陣疊加在每一個(gè)單個(gè)位圖掩模上來實(shí)現(xiàn)光的均勻分布。

wo2016016443a1公開了一種具有用于提高光強(qiáng)度的光均化器的立體光刻設(shè)備。

us2009/0184444a1公開了一種光學(xué)模制設(shè)備，其檢測由可紫外線固化樹脂反射的反饋光。

ep1106332a2公開了一種立體光刻設(shè)備和使用針孔校準(zhǔn)板來對(duì)立體光刻光束進(jìn)行分布，該針孔校準(zhǔn)板在運(yùn)輸之間或在該立體光刻設(shè)備損壞之后被定位在可紫外線固化液體的表面的精確位置中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種立體光刻設(shè)備，其能夠在生成過程期間或在生成暫停中以通用、廣泛和靈活的方式選擇性地進(jìn)行光學(xué)調(diào)整和圖像修改。

本發(fā)明提供一種用于由可光固化物質(zhì)生成三維物體的立體光刻設(shè)備。該立體光刻設(shè)備包括：光學(xué)單元，其用于朝向可光固化物質(zhì)投射圖像，以便使沉積在聚焦層中的可光固化物質(zhì)硬化；和控制單元，其用于控制光學(xué)單元。該立體光刻設(shè)備還包括：檢測單元，該檢測單元包括：檢測裝置，其可移動(dòng)地布置在檢測區(qū)域中，用于在生成過程期間或在生成暫停中檢測由光學(xué)單元投射的圖像的至少一部分并將表示檢測到的圖像的信號(hào)發(fā)送給控制單元；和第一驅(qū)動(dòng)裝置，其用于將檢測裝置移入或移出檢測區(qū)域，其中光學(xué)單元還包括：第二驅(qū)動(dòng)裝置，其連接至光學(xué)單元，用于將聚焦層移入或移出檢測區(qū)域，并且其中控制單元還適于控制第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)裝置，并基于表示檢測到的圖像的信號(hào)來選擇性地調(diào)整光學(xué)單元和/或修改要投射的圖像。

本發(fā)明的主要有利效果是，不利地影響三維物體的制造過程的光學(xué)單元的物理特性，例如光學(xué)單元或其部件的位置變化、聚焦層的變化、圖像清晰度的變化、放大倍率的變化、強(qiáng)度分布的變化、照射均勻性的變化、光學(xué)畸變、任何像素誤差等等，可以選擇性地通過內(nèi)置檢測單元以不同投射深度和圖像尺寸在生成過程期間或在生成暫停中檢測到并通過光學(xué)調(diào)整和/或圖像修改立即消除。因此，可以省去在制造過程期間對(duì)校準(zhǔn)物體進(jìn)行三維打印以及對(duì)這些校準(zhǔn)物體進(jìn)行測量的需要，因此，校準(zhǔn)過程變得不太復(fù)雜并且主要是數(shù)字的。

根據(jù)本發(fā)明，可以將檢測區(qū)域設(shè)置在光學(xué)單元的上和儲(chǔ)存可光固化物質(zhì)的桶的底側(cè)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間的、緊湊的塔狀結(jié)構(gòu)。檢測區(qū)域可以可替代地設(shè)置在光學(xué)單元的上方和儲(chǔ)存可光固化物質(zhì)的桶的上方。桶可以是可移除的，并且檢測區(qū)域可以設(shè)置在已經(jīng)從中移除桶的空間中。第一驅(qū)動(dòng)裝置將檢測裝置沿著垂直于光軸的方向移入或移出檢測區(qū)域。該方向可以平行于儲(chǔ)存可光固化物質(zhì)的矩形桶的各側(cè)重的任一側(cè)。因此，檢測裝置可以相對(duì)于光軸在投射層內(nèi)或在檢測區(qū)域內(nèi)的聚焦層內(nèi)移動(dòng)。第二驅(qū)動(dòng)裝置將聚焦層沿著光軸移入或移出檢測區(qū)域。通過移動(dòng)整個(gè)光學(xué)單元或其光學(xué)部件(例如，成像透鏡)，可以將聚焦層移入或移出檢測區(qū)域。第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置二者都具有包括馬達(dá)和用于操作馬達(dá)的相關(guān)致動(dòng)器的機(jī)械裝置。

根據(jù)本發(fā)明，檢測單元可以是固定不動(dòng)的，或者優(yōu)選地可移除地內(nèi)置在立體光刻設(shè)備中。檢測單元可以布置在可移動(dòng)的功能部件上，例如布置在儲(chǔ)存可光固化物質(zhì)的桶上?？商娲兀梢允褂昧硗獾耐该鞒閷?。抽屜可以與桶互換，或者抽屜被接收在桶的下方或上方。在掃描過程期間引導(dǎo)檢測裝置的機(jī)械部件可以設(shè)置在可移動(dòng)的桶/抽屜和/或立體光刻設(shè)備的本體上。因此，可以將檢測單元與可移動(dòng)的桶或抽屜一起從立體光刻設(shè)備拉出。檢測單元可以使用與用于可移動(dòng)的桶的功能部件的附接、數(shù)據(jù)通信以及控制所使用的相同的機(jī)械接口和電氣接口。這樣的功能部件可以是用于擦拭可光固化物質(zhì)的旋轉(zhuǎn)/平移擦拭器。

根據(jù)本發(fā)明，檢測裝置包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，優(yōu)選地一個(gè)或多個(gè)傳感器陣列或線傳感器。傳感器可以組合成一組或多組傳感器。一個(gè)或多個(gè)傳感器陣列可以布置在臂上，所述臂與第一驅(qū)動(dòng)裝置連接以移入或移出檢測區(qū)域。所述臂可以布置在桶下方，平行于可光固化物質(zhì)的面向光學(xué)單元的表面。臂的長度可以等于或短于桶的寬度。一個(gè)或多個(gè)傳感器可以是光敏二極管，或者具有有源傳感器區(qū)域，例如ccd相機(jī)或cmos相機(jī)中的有源傳感器區(qū)域。一個(gè)或多個(gè)傳感器可以具有位于有源傳感器區(qū)域上的光學(xué)元件，例如透鏡、濾光片、光圈、反射鏡?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)傳感器來檢測光學(xué)單元的光源的光學(xué)特性(即，與環(huán)境輻射或溫度有關(guān)的波長光譜的至少一部分)以及對(duì)于光固化過程所需的波長光譜的至少一部分。由此，可以檢測并相應(yīng)地補(bǔ)償光源的老化、光源在允許公差內(nèi)的實(shí)際光輸出以及室溫的升高。一個(gè)或多個(gè)傳感器可以用來通過在檢測期間改變景深中的焦點(diǎn)位置檢測體元體積(volumeofavoxel)中的能量密度。可以基于光源溫度，光源功率以及引入可光固化物質(zhì)中的輻射能等等來針對(duì)可光固化物質(zhì)的固化過程優(yōu)化要曝光的層圖像中的灰度級(jí)。

根據(jù)本發(fā)明，控制單元通過控制第二驅(qū)動(dòng)裝置來調(diào)整光學(xué)單元以消除光軸的傾斜。第二驅(qū)動(dòng)裝置可以使光學(xué)單元繞三個(gè)相互垂直的方向獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)，其中這些方向之一垂直于可光固化物質(zhì)的面向光學(xué)單元的表面。光學(xué)單元可以懸掛在萬向節(jié)上或由萬向節(jié)支撐。聚焦層中的傾斜可以例如通過使用要朝向聚焦層投射的校準(zhǔn)圖像來檢測。校準(zhǔn)圖像中在聚焦層的相對(duì)端部之間對(duì)準(zhǔn)的交替像素排允許檢測強(qiáng)度和清晰度的變化，強(qiáng)度和清晰度表示關(guān)于相應(yīng)方向的傾斜?？梢栽谏蓵和Ｖ型渡湫?zhǔn)圖像?？商娲?，可以在生成過程期間將校準(zhǔn)圖像投射在不需要為生成三維物體而主動(dòng)曝光的區(qū)域上。在任一種情況下，校準(zhǔn)圖像都可以僅投射在一個(gè)或多個(gè)有源傳感器區(qū)域上，以防止可光固化物質(zhì)的固化。由此，通過檢測單元對(duì)光學(xué)單元的光學(xué)特征進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測成為可能。

根據(jù)本發(fā)明，檢測裝置還可以檢測由光學(xué)單元投射到用于物體生成的主動(dòng)曝光區(qū)域中的圖像引起的雜散輻射。在檢測雜散輻射期間，第一驅(qū)動(dòng)裝置可以將檢測裝置移出由光學(xué)單元主動(dòng)曝光的區(qū)域，但不移出檢測區(qū)域。因此，可以在生成過程期間檢測所述檢測區(qū)域內(nèi)的雜散輻射，例如在某一位置處，通過第一驅(qū)動(dòng)裝置將至少一個(gè)傳感器放置在該位置中，使得不會(huì)干擾生成過程。由此，可以檢測由雜散輻射引起的可光固化物質(zhì)的輻射劑量，并將其與容許劑量進(jìn)行比較。取決于雜散輻射劑量的水平，可以通過添加新的可光固化物質(zhì)來循環(huán)和/或更新可光固化物質(zhì)。而且，至少一個(gè)用于檢測雜散輻射的傳感器可以永久地布置在檢測區(qū)域中，使得它是機(jī)器室的組成部分，用戶不必一定要接近該機(jī)器室。

根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)單元可以朝向可光固化物質(zhì)投射相對(duì)較小的圖像，該圖像將被檢測裝置完全遮擋，以防止在檢測期間光固化物質(zhì)硬化。然后，檢測裝置檢測該較小的圖像的至少一部分，并且控制單元基于該檢測來調(diào)整光學(xué)單元或修改要投射的圖像用于生成過程。這些較小的圖像可以在生成暫停中投射到傳感器上，例如在兩個(gè)連續(xù)層圖像的曝光之間?？商娲?，較小的圖像可以投射到被移動(dòng)到檢測區(qū)域中不需要通過光學(xué)單元利用層圖像主動(dòng)曝光的位置中的傳感器上，因此在生成過程期間可以通過檢測單元對(duì)光學(xué)單元的光學(xué)特征進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。由此，可以進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測而不會(huì)引起過多的輻射。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)裝置使檢測裝置在檢測區(qū)域內(nèi)沿著垂直于光軸的方向步進(jìn)地或連續(xù)地移動(dòng)時(shí)，檢測裝置可以檢測由光學(xué)單元投射的圖像的至少一部分。在該掃描過程期間，檢測裝置可以向控制單元輸出表示掃描圖像的信號(hào)。然后，控制單元可以基于檢測到的圖像確定補(bǔ)償矩陣，并且基于補(bǔ)償矩陣來修改要投射的圖像。由此可以補(bǔ)償光學(xué)畸變。

根據(jù)本發(fā)明，控制單元可以調(diào)整放大倍率、層圖像的清晰度、聚焦層的位置，并且基于檢測到的圖像補(bǔ)償光學(xué)單元的光學(xué)畸變。然而，當(dāng)不可能進(jìn)行檢測時(shí)，可以輸出光學(xué)單元中、例如光源中存在故障的結(jié)論。第一/第二驅(qū)動(dòng)裝置可以執(zhí)行掃描過程以定位聚焦層并確定其光學(xué)特征。立體光刻設(shè)備可以通過光學(xué)單元中的一個(gè)或多個(gè)成像/變焦透鏡至少在一定范圍內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來改變放大倍率、層圖像的清晰度、聚焦層的位置或投射距離。立體光刻設(shè)備還可以具有至少一個(gè)折疊的光束路徑，該折疊的光束路徑容許借助于對(duì)應(yīng)的光學(xué)元件(例如，至少一個(gè)反射鏡)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來調(diào)整聚焦層的位置。對(duì)于不同的投射尺寸，不僅可以全局，而且可以局部，每個(gè)區(qū)域地檢測可能由光學(xué)單元引起的成像錯(cuò)誤，例如光學(xué)畸變，并且可以用于修改管理立體光刻設(shè)備操作的參數(shù)或者通過建立補(bǔ)償矩陣來修改層圖像以便補(bǔ)償光學(xué)畸變。

根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)單元可以包括兩個(gè)或更多個(gè)子光學(xué)單元，用于將兩個(gè)或更多個(gè)圖像分別朝向可光固化物質(zhì)獨(dú)立地投射，以便硬化沉積在聚焦層中的可光固化物質(zhì)。檢測裝置可以在生成過程期間或在生成暫停中檢測這兩個(gè)或更多個(gè)圖像中的每個(gè)圖像的至少一部分，并將表示檢測到的圖像的信號(hào)輸出到控制單元。第二驅(qū)動(dòng)裝置可以包括兩個(gè)第二子驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)第二子驅(qū)動(dòng)裝置均連接到子光學(xué)單元，用于將聚焦層移入或移出檢測區(qū)域。第二子驅(qū)動(dòng)裝置可以相互聯(lián)接以同時(shí)驅(qū)動(dòng)聚焦層移入或移出檢測區(qū)域?？刂茊卧梢曰诒硎緳z測到的圖像的信號(hào)來調(diào)整子光學(xué)單元和/或修改要投射的圖像，并且在聚焦層中獲得相同的成像特性，例如均勻性、像素尺寸等等。由此，可以匹配各個(gè)曝光的光學(xué)特征。校準(zhǔn)圖像可以包括具有明亮像素和暗像素的掩模，明亮像素和暗像素限定了至少一個(gè)或兩個(gè)測量點(diǎn)和/或測量區(qū)域，這些測量點(diǎn)和/或測量區(qū)域的局部距離和尺寸是預(yù)先已知的，并且用于校準(zhǔn)光學(xué)單元或子光學(xué)單元并修改分層圖像。

根據(jù)本發(fā)明，控制單元可以使第二驅(qū)動(dòng)單元基于由檢測裝置輸出的信號(hào)來調(diào)整兩個(gè)或更多個(gè)子光學(xué)單元，以并排地在聚焦層中生成相應(yīng)圖像，無間隙、無跳躍和無重疊。由此，可以消除各個(gè)曝光之間的間隔，并且可以使過渡平滑。

根據(jù)本發(fā)明，控制單元可以使桶相對(duì)于保持三維物體的平臺(tái)來回平移或傾斜。由此，可以加速固化層的分離過程，并且可以加速生成過程。

根據(jù)本發(fā)明，立體光刻設(shè)備執(zhí)行校準(zhǔn)而無需用戶進(jìn)行任何主動(dòng)測量。由此，光學(xué)單元(例如，光源)的特性可以保持穩(wěn)定或保持在預(yù)定的特定范圍內(nèi)。另外，可以在每個(gè)生成過程之前和/或在完成一定數(shù)量的生成過程之后自動(dòng)地或根據(jù)用戶要求執(zhí)行預(yù)防性校準(zhǔn)例程。立體光刻設(shè)備還可存儲(chǔ)檢測/掃描協(xié)議，所述檢測/掃描協(xié)議就用于生成過程中的一個(gè)或多個(gè)步驟的光學(xué)單元的至少一個(gè)重要特性而言對(duì)于生成過程是重要的，并且可選地將其通過lan/wlan等等傳輸?shù)酵鈬b置，以實(shí)現(xiàn)生成的三維物體的全面過程協(xié)議。這些可以傳送到cadcam模塊。立體光刻設(shè)備還可以容許在線校準(zhǔn)以及故障診斷并且可以在本地或遠(yuǎn)程進(jìn)行/監(jiān)測校準(zhǔn)和故障診斷。

附圖說明

在后續(xù)描述中，將通過使用示例性實(shí)施例并參考附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明的進(jìn)一步的方面和有利效果，其中，

圖1是在聚焦層撤回到與檢測裝置一致的位置的狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的立體光刻設(shè)備的示意圖；

圖2是在聚焦層位于檢測裝置下方的位置處的狀態(tài)中的圖1的立體光刻裝置的示意圖；

圖3是在聚焦層傾斜并且處于至少部分地位于檢測裝置上的位置處的狀態(tài)中的圖1的立體光刻設(shè)備的示意圖；

圖4是在聚焦層在生成過程期間位于桶的底部并且檢測裝置被移出檢測區(qū)域時(shí)的圖1的立體光刻設(shè)備的示意圖；

圖5a是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體光刻設(shè)備的檢測裝置中使用的傳感器的示意圖；

圖5b是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體光刻設(shè)備的檢測裝置中使用的傳感器陣列的示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于調(diào)整立體光刻設(shè)備和修改分層圖像的校準(zhǔn)圖像的示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在所投射的校準(zhǔn)圖像中檢測到的強(qiáng)度變化的示意圖；

圖8是由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體光刻設(shè)備的檢測單元檢測到的畸變圖像的示意圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的立體光刻設(shè)備的示意圖，其中光學(xué)單元具有兩個(gè)獨(dú)立的子光學(xué)單元。

附圖中所示的附圖標(biāo)記表示下面列出的元件，并且在示例性實(shí)施例的后續(xù)描述中將被引用：

1.立體光刻設(shè)備

1a.機(jī)器室

1b.桶

1c.平臺(tái)

1d.致動(dòng)器

2.物體

3.可光固化物質(zhì)

4.光學(xué)單元

40.底架

41.成像透鏡

42.變焦透鏡

4a.子光學(xué)單元

40a.底架

41a.成像透鏡

42a.變焦透鏡

4b.子光學(xué)單元

40b.底架

41b.成像透鏡

42b.變焦透鏡

5.聚焦層

5a.聚焦層

5b.聚焦層

6.控制單元

7.檢測單元

8.檢測裝置

8a-8f.傳感器

80.有源傳感器區(qū)域

9.檢測區(qū)域

10.第一驅(qū)動(dòng)裝置

100.致動(dòng)器

11.第二驅(qū)動(dòng)裝置

110.致動(dòng)器

111.致動(dòng)器

112.致動(dòng)器

11a.第二子驅(qū)動(dòng)裝置

110a.致動(dòng)器

111a.致動(dòng)器

112a.致動(dòng)器

11b.第二子驅(qū)動(dòng)裝置

110b.致動(dòng)器

111b.致動(dòng)器

112b.致動(dòng)器

12.臂

13.校準(zhǔn)圖像

130.左區(qū)域

131.右區(qū)域

14.排

15.像素

具體實(shí)施方式

圖4示出了在三維物體的生成過程期間的根據(jù)第一實(shí)施例的立體光刻設(shè)備(1)。如圖4所示，立體光刻設(shè)備(1)具有機(jī)器室(1a)，用于逐步地和/或連續(xù)地生成至少一個(gè)三維物體(2)。三維物體(2)由儲(chǔ)存在桶(1b)內(nèi)部的可光固化物質(zhì)(3)生成?？晒夤袒镔|(zhì)(3)為流體形式并且可以具有各種稠度，也可以是例如糊狀的。，可光固化物質(zhì)(3)在已經(jīng)固化后附著至平臺(tái)(1c)。平臺(tái)(1c)可以至少通過一個(gè)馬達(dá)和致動(dòng)器(1d)相對(duì)于桶(1b)被向上或向下驅(qū)動(dòng)。立體光刻設(shè)備(1)中的所有過程都通過控制單元(6)進(jìn)行控制和調(diào)整。立體光刻設(shè)備(1)還具有用于與cadcam模塊進(jìn)行無線和/或有線通信的接口。立體光刻設(shè)備(1)具有光學(xué)單元(4)，該光學(xué)單元用于朝向可光固化物質(zhì)(3)投射圖像，以便使沉積在聚焦層(5)中的可光固化物質(zhì)(3)硬化。光學(xué)單元(4)具有光源、數(shù)字反射鏡裝置(dmd)、成像透鏡(41)、變焦透鏡(42)等等。底架(40)容納用于投射圖像的所有必需部件。光源發(fā)射電磁輻射，優(yōu)選uv輻射，所述電磁輻射具有例如365nm或385nm的波長。如圖4所示，光學(xué)單元(4)位于桶(1b)的下方，但不一定是這種情況。

圖1示出了第一實(shí)施例的立體光刻設(shè)備(1)，該立體光刻設(shè)備執(zhí)行用于檢測由光學(xué)單元(4)投射的圖像的檢測過程。如圖1所示，立體光刻設(shè)備(1)具有檢測單元(7)，該檢測單元包括檢測裝置(8)，該檢測裝置可移動(dòng)地布置在檢測區(qū)域(9)中以在生成過程期間或在生成暫停中檢測由光學(xué)單元(4)投射的圖像的至少一部分并將表示檢測到的圖像的信號(hào)輸出到控制單元(6)。檢測裝置(8)優(yōu)選地具有多個(gè)傳感器(8a-8e)。如圖5a所示，每個(gè)傳感器(8a-8f)優(yōu)選具有有源傳感器區(qū)域(80)，例如cmos相機(jī)。如圖1和圖5b所示，檢測裝置(8)具有用于以陣列方式支撐傳感器(8a-8f)的臂(12)。檢測單元(7)還具有用于在x-y平面內(nèi)移動(dòng)檢測裝置(8)的第一驅(qū)動(dòng)裝置(10)。第一驅(qū)動(dòng)裝置(10)連接到臂(12)，并且可以通過馬達(dá)和致動(dòng)器(100)使臂(12)沿著垂直于光軸(o)的方向(x，y)移入或移出檢測區(qū)域(9)。因此，所投射的圖像可以被部分地或全部地掃描，并且數(shù)據(jù)可以通過所述信號(hào)傳輸?shù)娇刂茊卧?6)。臂(12)布置成平行于可光固化物質(zhì)(3)的面向光學(xué)單元(4)的表面。光學(xué)單元(4)具有第二驅(qū)動(dòng)裝置(11)，該第二驅(qū)動(dòng)裝置通過馬達(dá)和致動(dòng)器(110，111，112)連接到光學(xué)單元(4)，以便將聚焦層(5)移入或移出檢測區(qū)域(9)。成像透鏡(41)和變焦透鏡(42)可以通過馬達(dá)和相關(guān)的致動(dòng)器(111，112)來驅(qū)動(dòng)，以設(shè)置清晰度和放大倍率。整個(gè)光學(xué)單元(4)可以通過馬達(dá)和相關(guān)的致動(dòng)器(110)沿著光軸(o)驅(qū)動(dòng)。如圖1所示，聚焦層(5)處于理想排列中，即與桶(2)平行，但撤回到與傳感器(8a-8f)的有源傳感器區(qū)域(80)一致的位置，使得可以檢測到由光學(xué)單元(4)投射的清晰圖像。所投射的圖像可以是校準(zhǔn)圖像，例如測試圖案、棋盤圖案等等，所述校準(zhǔn)圖像可以在聚焦深度上清晰地觀察到。檢測單元(7)可以檢測所投射的圖像的清晰度、放大倍率、光學(xué)畸變以及聚焦層(5)的位置?？刂茊卧?6)還控制第一驅(qū)動(dòng)裝置(10)和第二驅(qū)動(dòng)裝置(11)，并且可以基于表示檢測到的圖像的信號(hào)來調(diào)整光學(xué)單元(4)和/或修改要投射的圖像。因而，可以針對(duì)生成過程正確地調(diào)整光學(xué)單元(4)的放大倍率、層圖像的清晰度以及聚焦層(5)的位置，并且可以補(bǔ)償為了固化可光固化物質(zhì)(5)而要投射的圖像中的光學(xué)畸變。

圖9示出了根據(jù)第二實(shí)施例的立體光刻設(shè)備(1)，該立體光刻設(shè)備執(zhí)行用于檢測由光學(xué)單元(4)投射的圖像的檢測過程。如圖9所示，立體光刻設(shè)備(1)的光學(xué)單元(4)具有兩個(gè)獨(dú)立的子光學(xué)單元(4a，4b)。當(dāng)然，可以在立體光刻設(shè)備(1)中內(nèi)置更多個(gè)子光學(xué)單元(4a，4b)以獲得更大的圖像區(qū)域。每個(gè)子光學(xué)單元(4a，4b)具有光學(xué)部件，例如光源、數(shù)字反射鏡裝置、成像透鏡(41a，41b)和變焦透鏡(42a，42b)，用于朝向可光固化物質(zhì)上(3)投射相應(yīng)圖像，以便硬化沉積在相應(yīng)聚焦層(5a，5b)中的可光固化物質(zhì)(3)。兩個(gè)分開的底架(40a，40b)分別容納用于投射兩個(gè)圖像的所有必需部件。第二實(shí)施例的檢測裝置(8)與針對(duì)第一實(shí)施例所述的檢測裝置(8)相似，并且可以至少部分地檢測由子光學(xué)單元(4a，4b)投射的圖像。第二驅(qū)動(dòng)裝置(11)具有兩個(gè)第二子驅(qū)動(dòng)裝置(11a，11b)，每個(gè)第二子驅(qū)動(dòng)裝置分別通過馬達(dá)和致動(dòng)器(110a，111a，112a；110b，111b，112b)連接到子光學(xué)單元(4a，4b)，用于使聚焦層(5a，5b)移入或移出檢測區(qū)域(9)。成像透鏡(41a，41b)和變焦透鏡(42a，42b)可以通過馬達(dá)和相關(guān)的致動(dòng)器(111a，112a)驅(qū)動(dòng)以設(shè)置清晰度和放大倍率。整個(gè)光學(xué)單元(40a，40b)可以通過馬達(dá)和相關(guān)的致動(dòng)器(110a，110b)沿著光軸(o)被驅(qū)動(dòng)。這里，第二子驅(qū)動(dòng)裝置(111a，111b)可以彼此相互聯(lián)接，以同時(shí)驅(qū)動(dòng)聚焦層(5a，5b)移入或移出檢測區(qū)域(9)。這可以通過使用共同的馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)。如圖9所示，聚焦層(5a，5b)處于理想排列中，即與桶(2)平行，并排定位，無間隙、無跳躍和無重疊，并且撤回到傳感器(8a-8f)的有源傳感器區(qū)域(80)上的一位置，使得可以清晰地檢測到由子光學(xué)單元(4a，4b)投射的圖像。所投射的圖像可以是校準(zhǔn)圖像，例如測試圖案、棋盤圖案等等，所述校準(zhǔn)圖像允許確定聚焦層(5a，5b)的相對(duì)位置和聚焦深度上的清晰度?？刂茊卧?6)基于表示檢測到的圖像的信號(hào)來調(diào)整子光學(xué)單元(4a，4b)和/或修改要投射的圖像，以通過傳感器技術(shù)在兩個(gè)聚焦層(5a，5b)中獲得相同的成像特性，所述傳感器技術(shù)包括馬達(dá)和致動(dòng)器(110a，111a，112a；110b，111b，112b)?？刂茊卧?6)基于檢測結(jié)果來調(diào)整兩個(gè)子光學(xué)單元(4a，4b)，使得聚焦層(5a，5b)中的相應(yīng)圖像并排定位，無跳躍、無間隙和無重疊。

圖2示出了當(dāng)光學(xué)單元(4)具有成像缺陷時(shí)的根據(jù)第一實(shí)施例的立體光刻設(shè)備(1)，在該成像缺陷中，聚焦層(5)位于桶(2)下方。在圖2中，其中存在清晰圖像的聚焦深度位于外部，特別是位于有源傳感器區(qū)域(80)下方。由于有源傳感器區(qū)域(80)與聚焦層(5)不一致，因此由檢測裝置(8)檢測到的圖像變得模糊。為了糾正圖2中的成像故障，控制單元(6)可以借助于傳感器技術(shù)驅(qū)動(dòng)光學(xué)單元(4)，使得聚焦層(5)如圖1那樣位于檢測裝置(8)上，然后光學(xué)單元(4)可以將聚焦層(5)驅(qū)動(dòng)到桶(2)中的參考區(qū)域上，以如圖4那樣進(jìn)行生成過程。

圖3示出了根據(jù)第一實(shí)施例的立體光刻設(shè)備(1)，其中光學(xué)單元(4)具有成像缺陷，在該成像缺陷中，聚焦層(5)稍微傾斜并位于桶(2)下方。由于聚焦層(5)與至少一個(gè)傳感器(8b)的有源傳感器區(qū)域(80)部分地一致，這導(dǎo)致局部清晰成像。其他傳感器(8a，8c，8d，8e)檢測到模糊的圖像。控制單元(6)借助于致動(dòng)器使第二驅(qū)動(dòng)裝置(11)調(diào)整光學(xué)單元(4)以消除光軸(o)的傾斜。第二驅(qū)動(dòng)裝置(11)可以借助于馬達(dá)使光學(xué)單元(4)獨(dú)立地繞三個(gè)相互垂直的方向(x，y，z)旋轉(zhuǎn)，其中所述方向之一(z)垂直于可光固化物質(zhì)(3)的面向光學(xué)單元(4)的表面。

圖4示出了在第一驅(qū)動(dòng)裝置(10)已經(jīng)將檢測裝置(8)移出要由光學(xué)單元(4)主動(dòng)曝光的區(qū)域但沒有移出檢測區(qū)域(9)的生成過程期間的根據(jù)第一實(shí)施例的立體光刻設(shè)備(1)。臂(12)不必總是移出整個(gè)檢測區(qū)域(9)。臂可以當(dāng)要被主動(dòng)曝光的區(qū)域小于可以被曝光的最大區(qū)域時(shí)移出整個(gè)檢測區(qū)域，由此所投射的圖像不會(huì)被臂(12)遮擋。但是，即使當(dāng)檢測裝置(8)位于主動(dòng)曝光區(qū)域之外時(shí)，它也可以用于至少檢測由光學(xué)單元(4)投射到主動(dòng)曝光區(qū)域中的圖像所引起的雜散輻射，并輸出表示檢測到的雜散輻射的信號(hào)。臂(12)還可以在檢測區(qū)域(9)內(nèi)部連續(xù)地移動(dòng)，使得其保持在主動(dòng)暴露區(qū)域之外，并檢測盡可能多的雜散輻射。也可行的是，光學(xué)單元(4)在生成暫停中朝向可光固化物質(zhì)(3)僅投射相對(duì)較小的圖像，該圖像將被檢測裝置(8)完全遮擋，以防止可光固化物質(zhì)(3)在檢測期間硬化。檢測裝置(8)檢測該相對(duì)較小的圖像的至少一部分，并向控制單元(6)輸出表示光學(xué)單元(4)的光學(xué)特性的信號(hào)?？刂茊卧?6)基于該輸出的信號(hào)調(diào)整光學(xué)單元(4)以修改要投射的圖像。

圖6示出了由光學(xué)單元(4)朝向聚焦層(5)投射的校準(zhǔn)圖像(13)。校準(zhǔn)圖像(13)具有要照射的交替像素(15)的一個(gè)或多個(gè)排(14)，以便允許檢測所投射的校準(zhǔn)圖像(13)的強(qiáng)度和清晰度。左區(qū)域(130)示出了清晰圖像，其中像素(15)的排(14)是明亮的，并且與暗掩模清楚地分開。右區(qū)域(131)示出了不清晰圖像，其中像素(15)的排(14)是模糊的并且沒有與暗掩模清楚地分開。在右區(qū)域(131)中，不能清楚地識(shí)別出基于像素的圖像。然而，當(dāng)查看包括左和右區(qū)域(130，131)的整個(gè)校準(zhǔn)圖像(13)時(shí)，成像故障表示如圖3那樣的傾斜。因此，校準(zhǔn)圖像(13)可以至少包括沿著聚焦層(5)的相對(duì)端部對(duì)齊的所述像素(15)的左和右區(qū)域(130，131)，以允許檢測聚焦層(5)中的傾斜。

圖7示出了沿著連接所檢測的校準(zhǔn)圖像(13)中的左和右區(qū)域(130，131)的虛線在方向(y)上測量的強(qiáng)度分布(i)。強(qiáng)度分布(i)具有兩個(gè)峰部，每個(gè)峰部具有對(duì)應(yīng)于左和右區(qū)域(130，131)中的明亮/模糊像素(15)的局部最大值和最小值。左和右區(qū)域(130，131)在清晰度上不同，這可以通過右視野中的下峰部看到。兩個(gè)峰部中的局部最大值和最小值可以被清楚地看到，并且與左和右區(qū)域(130，131)的排(14)中的像素(15)一一對(duì)應(yīng)。圖7示出了具有一定程度的清晰度的傾斜圖像。從圖7可以清楚地看出，傳感器(8a-8f)對(duì)于成像基本上不必是必須的。也可以通過光電二極管等等來獲得所述強(qiáng)度分布，并使用數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行分析以確定像素的尺寸、清晰度和數(shù)量。如圖7所示，兩個(gè)峰部的寬度與左和右區(qū)域(130，131)中的對(duì)應(yīng)像素(15)的寬度成比例。由此，可以確定局部放大。連接兩個(gè)峰部的虛線表明強(qiáng)度(i)的變化。如圖7所示，右峰部中的局部最大值和最小值小于左峰部中的局部最大值和最小值，這是由于右區(qū)域(131)中的校準(zhǔn)圖像(13)的清晰度故障所致。盡管圖像存在部分不清晰，但是可以觀察到強(qiáng)度的變化以及暗掩模與明亮/模糊像素(15)之間的過渡。還可以觀察到與聚焦層(5)中的傾斜有關(guān)的光的不均勻分布。

圖8示出了如何通過檢測單元(7)掃描所投射的圖像。檢測裝置(8)由第一驅(qū)動(dòng)裝置(10)在檢測區(qū)域(9)內(nèi)沿垂直于光軸(o)的方向(x)橫跨光學(xué)單元(4)的整個(gè)投射場逐步地或連續(xù)地移動(dòng)。檢測裝置(8)在掃描過程期間輸出表示檢測到的圖像的信號(hào)。由此，基于檢測到的圖像的畸變或局部放大倍率的變化來確定補(bǔ)償矩陣。此后，控制單元(6)基于該補(bǔ)償矩陣改變要投射的圖像，以補(bǔ)償畸變。