(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームのビーム特性、特にビームプロフィルの適切な変更の可能性を顧慮して改善された、三次元の物体を付加製造するための装置の提供。【解決手段】少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビーム特性を有する、特に少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビームプロフィルを有するレーザビーム５を発生させるために設置されたレーザビーム発生装置と、特にユーザ側で設定可能又は設定された目標値に基づいて、レーザビーム発生装置によって発生されたレーザビーム５の、ビーム特性、特にビームプロフィルに影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するために設置された、レーザビーム発生装置に付設された変調装置を有する装置。【選択図】図３
2020097786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）によって固化可能な構築材料（３）から成る構築材料層を連続的に層ごとに選択的に露光し、これに伴って固化することによって三次元の物体（２）を付加製造するための装置（１）であって、
少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビーム特性を有する、又は少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビームプロフィルを有するレーザビーム（５）を発生させるために設置されたレーザビーム発生装置（４）と、
設定可能又は設定された目標値に基づいて、レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）の、ビーム特性、又はビームプロフィルに影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するために設置された、レーザビーム発生装置（４）に付設された変調装置（９）を有すること、
その際、変調装置（９）が、強度が、半径方向内側から外側に向かって減少し、かつ横断面が円形のレーザービーム（５）を発生させるか、又はレーザービーム（５）を比較的先のとがった強度分布を有する２つの点状のレーザービーム（５）へと分割するよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
変調装置（９）が、レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）のビームパス内へ介装可能又は介装された複数の光変調素子（１０）を有し、これら光変調素子が、レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）の少なくとも１つのビーム成分の、ビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータに影響を与えるために設置されていること、を特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
光変調素子（１０）が、少なくとも１つの行及び／又は列で配置又は形成されていること、を特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
光変調素子（１０）が、個々に又はグループごとに、レーザビーム（５）の、ビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータへの影響を可能にする状態へ切替え可能であること、を特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
光変調素子（１０）が、液晶素子として形成されているか、少なくとも１つの液晶素子を有すること、を特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
変調装置（９）が、空間光変調器として形成されているか、空間光変調器を有すること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
変調装置（９）が、レーザビーム発生装置（４）の下流に接続され、変調装置が、コリメータ装置（８）と光学ミラー装置（１２）の間に配置又は形成されていること、を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
変調装置（９）が、レーザビーム発生装置（４）の下流に光学的に接続され、変調装置（９）の下流に、光学ミラー装置（１２）と、第１のレンズ装置（１５）と、空間フィルタ装置（１６）と、別のレンズ装置（１７）と、フーリエレンズ装置（１３）が接続されていること、を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
変調装置（９）の下流に、選択的に露光すべき構築材料層へレーザビーム（５）を偏向するために設置されたビーム偏向装置（１４）が接続されていること、を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
変調装置（９）を介して適切に変更可能な、ビーム特性、又はビームプロフィルに影響を与えるレーザビームパラメータが、レーザビーム（５）の、又はレーザビーム（５）の波面の振幅であり、変調装置（９）が、レーザビーム（５）の振幅を変更するために設置されていること、及び／又は、
変調装置（９）を介して適切に変更可能な、ビーム特性、又はビームプロフィルに影響を与えるレーザビームパラメータが、レーザビーム（５）の、又はレーザビーム（５）の波面の位相であり、変調装置（９）が、レーザビーム（５）の位相を変更するために設置されていること、及び／又は、
変調装置（９）を介して適切に変更可能な、ビーム特性、又はビームプロフィルに影響を与えるレーザビームパラメータが、レーザビーム（５）の、又はレーザビーム（５）の波面の偏光であり、変調装置（９）が、レーザビーム（５）の偏光を変更するために設置されていること、を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置（１）のための変調装置（９）において、
変調装置（９）が、設定可能又は設定された目標値に基づいて、装置側のレーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）の、ビーム特性、又はビームプロフィルに影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するために設置されていること、を特徴とする変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームによって固化可能な構築材料から成る構築材料層を連続的に層ごとに選択的に露光し、これに伴って固化することによって三次元の物体を付加製造するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
相応の装置は、三次元の物体を負荷製造するためにそれ自身公知である。相応の装置の典型的な実施形態は、セレクティブレーザシンタリング法もしくはセレクティブレーザメルティング法を実施するための装置である。相応の装置の重要な機能性成分は、レーザビーム発生装置であり、このレーザビーム発生装置は、それぞれの構築材料層の選択的な露光のために使用されるレーザビームを発生させるために設置されている。レーザビームは、１つ又は複数のレーザビームパラメータによって定義されるビーム特性もしくは１つ又は複数のレーザビームパラメータによって定義されるビームプロフィルを備える。
【０００３】
公知の装置のレーザビーム発生装置は、典型的にガウス状の強度プロフィルもしくはビームプロフィルを有するレーザビームを発生させる。この場合、レーザビームの強度の事情によっては必要な変更は、レーザビームのデフォーカスもしくは焦点位置の移動によって可能であり、しかしながらこれにより、レーザビームのビームプロフィルは変更されない。
【０００４】
しかしながら、特に相応の装置によって実現可能な露光ストラテジの最大限可能な可変性を顧慮して、レーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームのビーム特性、特にビームプロフィルの適切な変更の可能性に応じた需要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の根底にある課題は、特にレーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームのビーム特性、特にビームプロフィルの適切な変更の可能性を顧慮して改善された、三次元の物体を付加製造するための装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題は、請求項１による三次元の物体を付加製造するための装置によって解決される。これに従属する請求項は、装置の可能な実施形態に該当する。
【０００７】
ここで説明する装置（“装置”）は、レーザビームによって固化可能な構築材料から成る構築材料層を連続的に層ごとに選択的に露光し、これに伴って固化することによって、三次元の物体、即ち例えば技術的な部品もしくは技術的な部品群を付加製造するために設置されている。構築材料は、特に粒状もしくは粉末状の金属材料、プラスチック材料、及び／又はセラミック材料であり得る。選択的に固化すべきそれぞれの構築材料層の選択的な固化は、物体に関する構造データに基づいて行なわれる。相応の構造データは、それぞれ付加製造すべき物体の幾何構造的形態を表し、例えば付加製造すべきそれぞれの物体の“スライスされた”ＣＡＤデータを含み得る。装置は、ＳＬＭ装置、即ちセレクティブレーザメルティング法（ＳＬＭ法）を実施するための装置として、又は、ＳＬＳ装置、即ちセレクティブレーザシンタリング法（ＳＬＳ法）を実施するための装置として、形成され得る。
【０００８】
装置は、付加的な構築過程を実施するために典型的に必要な機能性成分を、即ち特に個々の構築材料層を連続的に層ごとに選択的に固化するためにレーザビームを発生させるために設置されたレーザビーム発生装置と、１つの構築平面内に選択的に固化すべき構築材料層を形成するために設置されたコーティング装置を有する。構築平面は、支持装置の典型的に（垂直方向に）移動可能に支承された支持要素の表面又は構築材料層であり得る。一般に、構築平面に、少なくとも１つの選択的に固化すべきもしくは選択的に固化された構築材料層が形成されている。装置によって実施される付加的な構築過程は、装置に付属する典型的に不活性化可能なプロセスチャンバ内で行なわれる。プロセスチャンバは、装置のハウジング構造の一部を構成し得る。
【０００９】
レーザビーム発生装置は、少なくとも１つのレーザビームパラメータ、即ち特に振幅、位相、偏光によって定義されたビーム特性、即ち特に少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビームプロフィルを有するレーザビームを発生させるために設置されている。レーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームは、例えばガウス状のビームプロフィルを備え得る。
【００１０】
更に、装置は、変調装置を有する。変調装置は、レーザビーム発生装置から来るもしくはレーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームの、ビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更もしくは変調するために設置されている。特に、変調装置は、レーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームの、ビームプロフィルに影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するため、即ちレーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームのビームプロフィルを適切に変更するために設置されている。即ち、変調装置により、相応のレーザビームパラメータを適切に変更することによって、（ほぼ）任意の、即ち場所的に及び／又は時間的に可変のビーム特性を有する、特に任意のビームプロフィル−模範的にだけガウスプロフィル又はトップハットプロフィルを参照されたい−を有するレーザビームを、発生させることができる。特に、変調装置によって、レーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームの波面は、適切に変更することができる。波面が、ビームプロフィルを決定的に決めるので、波面の変更は、典型的にレーザビームのビームプロフィルの変更を伴う。波面もしくはビームプロフィルの変更とは、レーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームの（唯一の）波面もしくは（唯一の）ビームプロフィルの複数の不連続のビームプロフィルもしくは波面への分割であると理解し得る。従って、（唯一の）焦点領域を有するレーザビームは、変調装置によってそれぞれ１つの焦点領域を有する複数のレーザビームへ発生され得る。
【００１１】
ビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータの適切な変更もしくは変調は、特にユーザ側で例えばプログラミングによって設定可能もしくは設定された目標値に基づいて行なわれる。目標値は、一般に、ビーム特性に該当する少なくとも１つのレーザビームパラメータ（目標レーザビームパラメータ）に該当し得る。特に、目標値は、レーザビームのビームプロフィル（目標ビームプロフィル）に該当し得る。
【００１２】
相応の目標値を設定するために、装置は、適当な入力装置を、例えば装置側のユーザインターフェースの構成要素として有し、このユーザインターフェースを介して、ユーザは、（ユーザ側の）入力を、即ち特にイメージ入力、テキスト入力又は音声入力を、相応の目標値を設定するため−一般には所望のビーム特性、即ち特に所望のビームプロフィルを備えるレーザビームを設定するため−に行なうことができる。相応の入力装置は、例えばタッチスクリーン装置として形成すること又はタッチスクリーン装置を有することができる。当然、相応の入力を、外部の、それにもかかわらず装置とデータ通信をする、例えばコンピュータの構成要素としての入力装置において行なうことも可能である。
【００１３】
前述のことから、変調装置がレーザビーム発生装置に付設されていることがわかる。レーザビーム発生装置への変調装置の付設は、特に、レーザビーム発生装置から来るもしくはレーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームが変調装置に命中するように構成されている。従って、変調装置は、レーザビーム発生装置から来るレーザビームのビームパス内へ介装可能もしくは介装されている。レーザビーム発生装置とこれに付設された変調装置は、場合によっては存在するビーム偏向装置（スキャナ装置）以外に、装置側の露光装置の重要な構成要素を構成する。
【００１４】
相応の変調装置の実装により、特にレーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームのビーム特性、特にビームプロフィルの適切な変更の可能性を顧慮して改善された三次元の物体を付加製造するための装置が与えられている。
【００１５】
しかしながら、相応の変調装置の実装により、装置もしくはこれにより実施される付加的な構築過程のための更なる利点が得られる：
【００１６】
例えば、変調装置によって実現可能なレーザビームのビーム特性の適切な変更により、付加的に製造すべきもしくは製造された物体の品質の向上を実現することができる。付加的に製造すべきもしくは製造された物体の品質の向上は、特に、ビーム特性の適切な変更によって、選択的に固化すべきもしくは固化された構築材料層の場所的及び／又は時間的に決定される温度調整もしくは温度制御が実現できることによって理由づけられる。これは、特に、難処理性の構築材料の、即ち特に比較的狭いプロセス窓内でしか処理できない構築材料の処理にとって有利である。ビーム特性の適切な変更により、構築材料への適切な熱的影響は、構築材料層内の本来固化すべき固化領域、特に溶融範囲もしくは溶融池の周囲で実現できる。従って、構築材料の処理性を助長する温度調整効果もしくは熱処理効果を得ることができる。異なるビームプロフィルの調整も、付加的に製造すべきもしくは製造された物体の品質に対してプラスの影響を及ぼすことができる。
【００１７】
更に、変調装置によって実現可能なビーム特性の適切な変更は、構築時間の低減を、これにより装置によって実施可能な付加的な構築過程の効率の向上を実現することができる。構築時間の低減もしくは効率の向上は、特に、必用に応じて異なる、即ち例えば大面積又は小面積のビームプロフィルが実現できることによって、理由付けられる。例えば平面のビームプロフィルもしくは例えば平面の波面の分割により、複数の例えばストリップ状のビームプロフィルもしくは複数の例えばストリップ状の波面が、例えば実現できる。１つのビームプロフィルの複数のビームプロフィルへの相応の分割に依存せずに、異なるビームプロフィルの調整も、装置によって実施可能な付加的な構築過程の構築時間の低減に対してプラスの影響を及ぼすことができる。
【００１８】
変調装置によって実現可能なビーム特性の適切な変更により、変調装置は、更に、別の（光学的な）機能を担うことができるので、装置の構造的構成は、場合によっては簡素化することができる。変調装置は、例えば構築材料層上でレーザビームを偏向もしくは位置決めするために使用されるので、場合によってはビーム偏向装置を省略することができる。また、変調装置は、焦点平面を変更するために使用することもできるので、場合によっては（また）、焦点平面を調整するための装置もしくは相応の装置に典型的に付属する光学素子、特にレンズを省略することができる。最後に、変調装置は（また）、レーザビームをコリメートするために使用することができるので、場合によっては（また）、レーザビームをコリメートするためのコリメーション装置を省略することができる。
【００１９】
変調装置は、レーザビーム発生装置から来るもしくはレーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームのビームパス内へ介装可能もしくは介装された複数の光変調素子（“変調素子”）を有することができ、これら光変調素子は、レーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームの少なくとも１つのビーム成分の、ビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータに影響を与えるために設置されている。それぞれの変調素子の数及び配置に応じて、個々の、複数の又は全ての変調素子に、レーザビーム発生装置から来るレーザビームの所定のビーム成分が命中することがあり得る。それぞれの変調素子に命中するビーム成分は、変調素子によって、そのビーム特性、即ち例えば、振幅、位相及び偏光に関して変更することができるので、全体として、そのビーム特性、言及したように例えばそのビームプロフィルに関して変更されたレーザビームが得られる。
【００２０】
変調素子は、典型的にレーザビームのビームパス内へ介装可能又は介装された変調装置のハウジング構造内に配置又は形成され、このハウジング構造内に、これら変調素子は、典型的に、（互いに相対的な）所定の空間的配置及び／又は整向で存在する。この場合、変調素子は、特にピクセル式に、少なくとも１つの行及び／又は列で配置又は形成することができる。従って、複数の変調素子が、行状及び／又は列状に隣接した配置で存在できる。
【００２１】
変調素子は、個々に又はグループごとに、レーザビームの、ビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータへの影響を可能にする状態（アクティブな状態）へ切替え可能にすることができる。特に、各変調素子は、それぞれの変調素子が、レーザビームもしくはレーザビーム成分の少なくとも部分的な透過又は反射を可能にする第１の状態と、それぞれの変調素子がレーザビームもしくはレーザビーム成分の少なくとも部分的な透過又は反射を可能にしない第２の状態へ切り替えることができる。変調素子の切替えの根底にある制御は、変調装置に付属する制御装置によって行なうことができる。制御装置は、典型的に（直接的又は間接的に）既に言及した装置側の入力装置と連絡し、この入力装置を介して、（ユーザ側で）設定可能もしくは設定された相応の目標値を入力することができる。
【００２２】
変調素子は、具体的に、液晶素子とすることができる、もしくは、これら変調素子は、相応の液晶素子を有することができる。従って、変調装置は、空間光変調器−英語で“ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ”略してＳＬＭ−として形成することができ、この空間光変調器は、相応の液晶素子の適当な配置、整向及び切替えによって、レーザビームの個々の又は複数のレーザビームパラメータ、即ち特に振幅、位相又は偏光に別々又は累積的に影響を与えるために設置されている。
【００２３】
前の段落から、変調装置を解して適切に変更可能な、ビーム特性、特にビームプロフィルに影響を与えるレーザビームパラメータが、特に、レーザビームのもしくはレーザビームの波面の振幅、位相又は偏光であり得ることがわかる。即ち、変調装置は、特に、レーザビームのもしくはレーザビームの波面の振幅、位相又は偏光を適切に変更するために設置することができる。
【００２４】
言及したように、変調装置は、典型的にレーザビーム発生装置から来るもしくは典型的にレーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームのビームパス内に介装可能もしくは介装されている。従って典型的に、変調装置は、レーザビーム発生装置の下流に（光学的に）接続されている。
【００２５】
これから出発して、変調装置は、第１の模範的な配置によれば、特に少なくとも１つのコリメータレンズを有するコリメータ装置と光学ミラー装置の間に配置又は形成することができる。この場合、変調装置は、一方ではコリメータ装置に、他方ではミラー装置に、直接的に隣接して配置又は形成することができる。第２の模範的な配置によれば、変調装置の下流に、光学ミラー装置と、特に光学レンズを有する第１のレンズ装置と、特に光学的空間フィルタを有する空間フィルタ装置と、特に別の光学レンズを有する別のレンズ装置と、特にフーリエレンズを有するフーリエレンズ装置を接続することができる。従って、前記の順序で配置された前で言及した光学素子の相応の配置により、いわゆる４ｆ結像を実現することができる。前述のことから、変調装置が、一般に異なった配置で、装置もしくは装置側の露光装置の異なる光学素子の間に配置又は形成できること、がわかる。
【００２６】
存在する場合には、変調装置の下流に、選択的に露光すべき構築材料層へレーザビームを偏向するために設置されたビーム偏向装置もしくはスキャナ装置が（光学的に）接続されている。ビーム偏向装置は、典型的に、装置側の露光装置からのレーザビームの出口の前のビームパス内に介装された最後の構築素子を構成し、露光装置の構成要素を、言及したようにレーザビーム発生装置と変調装置が典型的に構成する。
【００２７】
本発明は、説明した装置のための変調装置にも関する。変調装置は、特にユーザ側で設定可能又は設定された目標値に基づいて、装置側のレーザビーム発生装置によって発生されたレーザビームの、ビーム特性、特にビームプロフィルに影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するために設置されている。装置と関係して前で述べたことは、同様に変調装置に対しても当て嵌まる。
【００２８】
本発明を、図の実施例により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】１つの実施例による装置の原理図
【図２】１つの実施例による装置の原理図
【図３】図１，２に示した詳細ＩＩＩの原理図
【図４】ビームプロフィルの原理図
【図５】ビームプロフィルの原理図
【図６】ビームプロフィルの原理図
【図７】ビームプロフィルの原理図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、１つの実施例による装置１の原理図を示す。明らかに、図１には、以下で説明する原理を解説するために重要な装置１の部分が示されている。
【００３１】
装置１は、レーザビーム５によって固化可能な構築材料３、即ち例えば金属粉から成る構築材料層を連続的に層ごとに選択的に露光し、これに伴って固化することによって三次元の物体２、即ち特に技術的な部品もしくは技術的な部品群を付加製造するために使用される。固化すべきそれぞれの構築材料層の選択的な固化は、物体に関する構築データに基づいて行なわれる。相応の構築データは、それぞれ付加製造すべき物体２の幾何学的もしくは幾何構造的形態を表す。相応の構築データは、例えば製造すべき物体２の“スライスされた”ＣＡＤデータ含むことができる。
【００３２】
装置１は、不活性化可能なプロセスチャンバ（詳細には示してない）を有し、このプロセスチャンバ内で、それぞれの物体２の本来の付加製造が行なわれる。プロセスチャンバ内に、付加的な構築過程を実施するために必要な機能性成分の少なくとも一部が、即ち特に水平に整向された二重矢印Ｐ１によって示されるように移動可能に支承されかつ構築平面内の固化すべき構築材料層を形成するために設置されたコーティング装置６が、配置もしくは形成され得る。プロセスチャンバは、装置１のハウジング構造（示してない）の一部を構成し得る。
【００３３】
それぞれの構築材料層を選択的に露光するために、装置は、複数の機能性の構成要素を備える露光装置７を有する。露光装置７の機能性の構成要素の構成もしくは機能を、以下で解説する。
【００３４】
露光装置７の第１の構成要素は、レーザビーム発生装置４である。レーザビーム発生装置４は、少なくとも１つのレーザビームパラメータ、即ち特に振幅、位相、偏光によって定義されたビーム特性、特に定義されたビームプロフィルを有するレーザビーム５を発生させるために設置されている。レーザビーム発生装置４によって発生されたレーザビーム５は、例えばガウス状のビームプロフィルを備える。
【００３５】
レーザビーム発生装置４の直ぐ下流に（光学的に）接続されて、コリメータレンズ（詳細には示してない）を有するコリメータ装置８が配置されている。コリメータ装置８は、コリメーションのため、即ちレーザビーム発生装置４から来る（発散的な）レーザビーム５を平行化するために使用される。従って、コリメータ装置８は、レーザビーム５のビームパス内へ介装されている。
【００３６】
コリメータ装置８の直ぐ下流に（光学的に）接続されて、変調装置９が配置されている。変調装置９は、レーザビーム５の、ビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更もしくは変調するために設置されている。特に、変調装置９は、レーザビーム５の、ビームプロフィルに影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するために、即ち、レーザビーム５のビームプロフィルを適切に変更するために設置されている。変調装置９により、相応のレーザビームパラメータを適切に変更することによって、（ほぼ）任意の、即ち特に墓所的及び／又は時間的に可変のビーム特性、特に任意のビームプロフィル−模範的にだけガウスプロフィル又はトップハットプロフィルを参照されたい−を有するレーザビーム５を、発生させることができる。特に、変調装置９により、レーザビーム５の波面、従ってビームプロフィルを適切に変更することができる。波面もしくはビームプロフィルの変更とは、更に以下で図６，７に示した横断面もしくは強度プロフィルの説明と関係して開設されるような、レーザビーム５の（唯一の）ビームプロフィルの複数の不連続なビームプロフィルへの分割であると理解し得る。
【００３７】
レーザビーム５のビーム特性に影響を与えるそれぞれのレーザビームパラメータの、変調装置９によって可能な適切な変更は、特にユーザ側で例えばプログラミングによって設定可能もしくは設定された目標値に基づいて行なわれる。目標値は、ビーム特性に該当する少なくとも１つのレーザビームパラメータ（目標レーザビームパラメータ）に該当し得る。特に、目標値は、レーザビーム５のビームプロフィル（目標ビームプロフィル）に該当し得る。
【００３８】
相応の目標値を設定するために、装置１は、適当な入力装置（示してない）を、例えば装置側のユーザインターフェース（示してない）の構成要素として有し、このユーザインターフェースを介して、ユーザは、（ユーザ側の）入力を、即ち特にイメージ入力、テキスト入力又は音声入力を、相応の目標値を設定するため−一般には所望のビーム特性、即ち特に所望のビームプロフィルを備えるレーザビーム５を設定するため−に行なうことができる。
【００３９】
従って、変調装置９は、レーザビーム発生装置４に付設されている。レーザビーム発生装置４への変調装置９の付設は、レーザビーム発生装置４から来るもしくはレーザビーム発生装置４によって発生されたレーザビーム５が変調装置９に命中するように構成されている。従って、変調装置９は、同様に、レーザビーム５のビームパス内へ介装されている。
【００４０】
図１，２に示された詳細ＩＩＩの１つの原理図を示す図３からわかるように、変調装置９は、レーザビーム５のビームパス内へ介装可能もしくは介装された複数の光変調素子１０を有し、これら光変調素子は、レーザビーム５の少なくとも１つのビーム成分の、ビーム特性に影響を与えるレーザビームパラメータに影響を与えるために設置されている。それぞれの変調素子１０の数及び配置に応じて、個々の、複数の又は全ての変調素子１０に、レーザビーム５の所定のビーム成分が命中することがあり得る。それぞれの変調素子１０に命中するビーム成分は、変調素子１０によって、そのビーム特性、即ち例えば、振幅、位相及び偏光に関して変更することができるので、全体として、そのビーム特性に関して変更されたレーザビーム５が得られる。
【００４１】
図３により、変調素子１０が、レーザビーム５のビームパス内へ介装された変調装置９のハウジング構造１１内に配置もしくは形成され、このハウジング構造内に、これら変調素子は、（互いに相対的な）所定の空間的配置及び／又は整向で存在する。この場合、変調素子１０は、特にピクセル式に、１つの行もしくは列で−当然、複数の行及び／又は列での配置も考えられる−配置もしくは形成されている。
【００４２】
変調素子１０は、個々に又はグループごとに、レーザビーム５の、ビーム特性に影響を与える１つのレーザビームパラメータへの影響を可能にする状態（アクティブな状態）へ切替え可能にすることができる。特に、各変調素子１０は、それぞれの変調素子１０が、例えばレーザビーム５もしくはレーザビーム成分の少なくとも部分的な透過又は反射を可能にする第１の状態と、それぞれの変調素子１０が、例えばレーザビーム５もしくはレーザビーム成分の少なくとも部分的な透過又は反射を可能にしない第２の状態へ切り替えることができる。変調素子１０の切替えの根底にある制御は、変調装置９に付属する制御装置（示してない）によって行なうことができる。制御装置は、（直接的又は間接的に）既に言及した装置側の入力装置と連絡し、この入力装置を介して、（ユーザ側で）設定可能もしくは設定された相応の目標値を入力することができる。
【００４３】
変調素子１０は、具体的に、液晶素子とすることができる。従って、変調装置９は、空間光変調器−英語で“ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ”略してＳＬＭ−として形成され、この空間光変調器は、相応の液晶素子の適当な配置、整向及び切替えによって、レーザビーム５の個々の又は複数のレーザビームパラメータ、即ち特に振幅、位相又は偏光に別々又は累積的に影響を与えるために設置されている。従って、変調装置９を介して適切に変更可能な、ビーム特性、特にビームプロフィルに影響を与えるレーザビームパラメータは、特にレーザビーム５のもしくはレーザビーム５の波面の振幅、位相又は偏光である。即ち、変調装置９は、特に、レーザビーム５のもしくはレーザビーム５の波面の振幅、位相又は偏光を適切に変更するために設置されている。
【００４４】
図３に示した実施例で、変調装置９が、（レーザビーム５の強度及び偏光の変更のない）レーザビーム５の位相の適切な変更によって、レーザビーム５の平坦なビームプロフィルもしくは平坦な波面から出発して、適切な位相変更に基づいてレーザビーム５の段状のビームプロフィルもしくは段状の波面を発生させるために設置できることが、図解されている。これは、当然純粋に模範的であると理解することができる。
【００４５】
変調装置９の直ぐ下流に（光学的に）接続されて、ミラー素子（詳細には示してない）を有するミラー装置１２が配置されている。ミラー装置１２は、変調装置９から来るレーザビーム５を、ミラー装置１２の直ぐ下流に（光学的に）接続されて配置された、フーリエレンズ（詳細には示してない）を有するフーリエレンズ装置１３へ偏向するために使用される。従って、ミラー装置１２とフーリエレンズ装置１３は、同様にレーザビーム５のビームパス内へ介装されている。
【００４６】
フーリエレンズ装置１３の直ぐ下流に（光学的に）接続されて、ビーム偏向装置１４（スキャナ装置）が配置されている。ビーム偏向装置１４は、レーザビーム５をそれぞれ選択的に固化すべき構築材料層へ適切に偏向するために使用される。従って、ビーム偏向装置１４は、露光装置７からのレーザビーム７の出口の前のレーザビーム５のビームパス内へ介装された最後の構成要素を構成する。
【００４７】
図２は、別の実施例による装置１の原理図を示す。明らかに、図２にも、説明する原理を解説するために重要な装置１の部分だけが示されている。
【００４８】
図２に示した実施例では、ミラー装置１２の直ぐ下流に、光学レンズ（詳細には示してない）を有する第１の（もしくは別の）レンズ装置１５が、（光学的に）接続されて配置されている。第１のレンズ装置１５の直ぐ下流に、例えばピンホールの形態の光学的空間フィルタ（詳細には示してない）を有する空間フィルタ装置１６が、（光学的に）接続されて配置されている。空間フィルタ装置１６の直ぐ下流に、別の光学レンズ（詳細には示してない）を有する第２の（もしくは別の）レンズ装置１７が、（光学的に）接続されて配置されている。別のレンズ装置１７の下流に、フーリエレンズ装置１３とビーム偏向装置１４が接続されている。前記の順序で配置された前で言及した光学素子の説明した配置により、４ｆ結像が実現可能である。
【００４９】
図４〜７は、レーザビーム５のビームプロフィルのそれぞれ１つの原理図を示す。この場合、図４及び６は、それぞれ、変調装置９によって設定可能もしくは設定された目標値に基づいて変更されたレーザビーム５の（レーザビーム５の伝播方向に関する）横断面を示す。図５には、レーザビーム５の図４に示した横断面に対する強度分布が、図７には、レーザビーム５の図６に示した横断面に対する強度分布が、図示されている。
【００５０】
図４，６により、変調装置９によって、半径方向に可変の強度を有する−具体的に、強度は、半径方向に内側から外側に向かって減少する−例えば横断面が円形のレーザビーム５を発生させ得ることが、明らかである。
【００５１】
図５，７により、変調装置９によって、レーザビーム５の（唯一の）ビームプロフィルを複数の不連続なビームプロフィルもしくは波面へ分割することも実現し得ることが、明らかである。具体的に、レーザビーム発生装置４から来るレーザビーム５は、ここでは比較的先のとがった強度分布を有する２つの点状のレーザビーム５へ分割されている。
【００５２】
（付記）
以上の開示から、以下の付記が提案される。
＜実施態様１＞
レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）によって固化可能な構築材料（３）から成る構築材料層を連続的に層ごとに選択的に露光し、これに伴って固化することによって三次元の物体（２）を付加製造するための装置（１）であって、
−少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビーム特性を有する、特に少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビームプロフィルを有するレーザビーム（５）を発生させるために設置されたレーザビーム発生装置（４）と、
−特にユーザ側で設定可能又は設定された目標値に基づいて、レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）の、ビーム特性、特にビームプロフィルに影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するために設置された、レーザビーム発生装置（４）に付設された変調装置（９）
を有すること、を特徴とする装置。
＜実施態様２＞
変調装置（９）が、レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）のビームパス内へ介装可能又は介装された複数の光変調素子（１０）を有し、これら光変調素子が、レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）の少なくとも１つのビーム成分の、ビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータに影響を与えるために設置されていること、を特徴とする実施態様１に記載の装置。
＜実施態様３＞
光変調素子（１０）が、特にピクセル式に、少なくとも１つの行及び／又は列で配置又は形成されていること、を特徴とする実施態様２に記載の装置。
＜実施態様４＞
光変調素子（１０）が、個々に又はグループごとに、レーザビーム（５）の、ビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータへの影響を可能にする状態へ切替え可能であること、を特徴とする実施態様２又は３に記載の装置。
＜実施態様５＞
光変調素子（１０）が、液晶素子として形成されているか、少なくとも１つの液晶素子を有すること、を特徴とする実施態様２〜４のいずれか１項に記載の装置。
＜実施態様６＞
変調装置（９）が、空間光変調器として形成されているか、空間光変調器を有すること、を特徴とする実施態様１〜５のいずれか１項に記載の装置。
＜実施態様７＞
変調装置（９）が、レーザビーム発生装置（４）の下流に接続され、変調装置が、特に少なくとも１つのコリメータレンズを有するコリメータ装置（８）と光学ミラー装置（１２）の間に配置又は形成されていること、を特徴とする実施態様１〜６のいずれか１項に記載の装置。
＜実施態様８＞
変調装置（９）が、レーザビーム発生装置（４）の下流に光学的に接続され、変調装置（９）の下流に、光学ミラー装置（１２）と、特に光学レンズを有する第１のレンズ装置（１５）と、特に光学的空間フィルタを有する空間フィルタ装置（１６）と、特に別の光学レンズを有する別のレンズ装置（１７）と、特にフーリエレンズを有するフーリエレンズ装置（１３）が接続されていること、を特徴とする実施態様１〜７のいずれか１項に記載の装置。
＜実施態様９＞
変調装置（９）の下流に、選択的に露光すべき構築材料層へレーザビーム（５）を偏向するために設置されたビーム偏向装置（１４）が接続されていること、を特徴とする実施態様１〜８のいずれか１項に記載の装置。
＜実施態様１０＞
変調装置（９）を介して適切に変更可能な、ビーム特性、特にビームプロフィルに影響を与えるレーザビームパラメータが、レーザビーム（５）の、特にレーザビーム（５）の波面の振幅であり、変調装置（９）が、レーザビーム（５）の振幅を変更するために設置されていること、及び／又は、
変調装置（９）を介して適切に変更可能な、ビーム特性、特にビームプロフィルに影響を与えるレーザビームパラメータが、レーザビーム（５）の、特にレーザビーム（５）の波面の位相であり、変調装置（９）が、レーザビーム（５）の位相を変更するために設置されていること、及び／又は、
変調装置（９）を介して適切に変更可能な、ビーム特性、特にビームプロフィルに影響を与えるレーザビームパラメータが、レーザビーム（５）の、特にレーザビーム（５）の波面の偏光であり、変調装置（９）が、レーザビーム（５）の偏光を変更するために設置されていること、
を特徴とする実施態様１〜９のいずれか１項に記載の装置。
＜実施態様１１＞
実施態様１〜１０のいずれか１項に記載の装置（１）のための変調装置（９）において、  変調装置（９）が、特にユーザ側で設定可能又は設定された目標値に基づいて、装置側のレーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）の、ビーム特性、特にビームプロフィルに影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するために設置されていること、を特徴とする変調装置。
【符号の説明】
【００５３】
１      装置
２      三次元の物体
３      構築材料
４      レーザビーム発生装置
５      レーザビーム
６      コーティング装置
７      露光装置
８      コリメータ装置
９      変調装置
１０    光変調素子
１１    ハウジング構造
１２    ミラー装置
１３    フーリエレンズ装置
１４    ビーム偏向装置
１５    第１のレンズ装置
１６    空間フィルタ装置
１７    第２のレンズ装置
Ｐ１    二重矢印
【図１】
2020097786.tif 000003
【図２】
2020097786.tif 000004
【図３】
2020097786.tif 000005
【図４】
2020097786.tif 000006
【図５】
2020097786.tif 000007
【図６】
2020097786.tif 000008
【図７】
2020097786.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月7日(2020.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）によって固化可能な構築材料（３）から成る構築材料層を連続的に層ごとに選択的に露光し、これに伴って固化することによって三次元の物体（２）を付加製造するための装置（１）であって、
少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビーム特性を有する、又は少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビームプロフィルを有するレーザビーム（５）を発生させるために設置されたレーザビーム発生装置（４）と、
設定可能又は設定された目標値に基づいて、レーザビーム発生装置（４）によって発生されたレーザビーム（５）の、ビーム特性、又はビームプロフィルに影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するために設置された、レーザビーム発生装置（４）に付設された変調装置（９）を有すること、
その際、変調装置（９）が、強度が、半径方向内側から外側に向かって減少し、かつ横断面が円形のレーザービーム（５）を発生させるか、又はレーザービーム（５）を比較的先のとがった強度分布を有する２つの点状のレーザービーム（５）へと分割するよう構成されていることを特徴とする装置。
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月14日(2020.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元の物体を付加製造するための装置であって、  少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビーム特性を有するレーザビームを発生させるために設置されたレーザビーム発生装置と、  設定可能又は設定された目標値に基づいて、前記レーザビーム発生装置によって発生された前記レーザビームのビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを適切に変更するために設置され、前記レーザビーム発生装置に付設された変調装置とを有し、  前記変調装置が、前記レーザビーム発生装置の下流に接続され、コリメータ装置と光学ミラー装置との間に配置又は形成されている装置。
【請求項２】
前記変調装置が、空間光変調器として形成されている、又は空間光変調器を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コリメータ装置が、少なくとも１つのコリメータレンズを有する請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記変調装置が、前記レーザビーム発生装置の下流に光学的に接続され、前記光学ミラー装置と、第１のレンズ装置と、空間フィルタ装置と、別のレンズ装置と、フーリエレンズ装置とが、前記変調装置の下流に接続されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記変調装置の下流に、選択的に露光すべき構築材料層へ前記レーザビームを偏向するために設置されたビーム偏向装置が接続されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記変調装置を介して適切に変更可能であり、前記ビーム特性に影響を与える前記レーザビームパラメータが、  前記レーザビームの振幅であり、前記変調装置が、前記レーザビームの前記振幅を変更するために設置されている、及び／又は、  前記レーザビームの位相であり、前記変調装置が、前記レーザビームの前記位相を変更するために設置されている、及び／又は、  前記レーザビームの偏光であり、前記変調装置が、前記レーザビームの前記偏光を変更するために設置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記変調装置が、前記レーザビーム発生装置によって発生された前記レーザビームのビームパス内へ介装可能又は介装された複数の光変調素子を有し、前記光変調素子が、前記レーザビーム発生装置によって発生された前記レーザビームの少なくとも１つのビーム成分の、前記ビーム特性に影響を与える少なくとも１つの前記レーザビームパラメータに影響を与えるために設置されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記光変調素子が、少なくとも１つの行及び／又は列で配置又は形成されている請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記光変調素子が、個々に又はグループごとに、前記レーザビームの、前記ビーム特性に影響を与える少なくとも１つの前記レーザビームパラメータへの影響を可能にする状態へ切替え可能である請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記光変調素子が、液晶素子として形成されているか、少なくとも１つの液晶素子を有する請求項７〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
三次元の物体を付加製造するための方法であって、  少なくとも１つのレーザビームパラメータによって定義されたビーム特性を有するレーザビームをレーザビーム発生装置により発生させ、  設定可能又は設定された目標値に基づいて、前記レーザビーム発生装置によって発生された前記レーザビームのビーム特性に影響を与える少なくとも１つのレーザビームパラメータを、前記レーザビーム発生装置に付設された変調装置により適切に変更し、  前記変調装置が、前記レーザビーム発生装置に接続され、コリメータ装置と光学ミラー装置との間に配置又は形成されている方法。
【請求項１２】
前記変調装置が、前記レーザビーム発生装置の下流に光学的に接続され、前記光学ミラー装置と、第１のレンズ装置と、空間フィルタ装置と、別のレンズ装置と、フーリエレンズ装置とが、前記変調装置の下流に接続されている請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記変調装置の下流に接続されたビーム偏向装置により、選択的に露光すべき構築材料層へ前記レーザビームを偏向する請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記変調装置を介して適切に変更可能であり、前記ビーム特性に影響を与える前記レーザビームパラメータが、  前記レーザビームの振幅であり、前記変調装置が、前記レーザビームの前記振幅を変更するために設置されている、及び／又は、  前記レーザビームの位相であり、前記変調装置が、前記レーザビームの前記位相を変更するために設置されている、及び／又は、  前記レーザビームの偏光であり、前記変調装置が、前記レーザビームの前記偏光を変更するために設置されている請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記変調装置が、前記レーザビーム発生装置によって発生された前記レーザビームのビームパス内へ介装可能又は介装された複数の光変調素子を有し、  前記光変調素子により、前記レーザビーム発生装置によって発生された前記レーザビームの少なくとも１つのビーム成分の、前記ビーム特性に影響を与える少なくとも１つの前記レーザビームパラメータに影響を与える請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
個々に又はグループごとに、前記レーザビームの、前記ビーム特性に影響を与える少なくとも１つの前記レーザビームパラメータへの影響を可能にする状態へ、前記光変調素子を切替える請求項１５に記載の方法。