[发明专利]能量场三维打印系统

说明书

用于使用能量场投影系统打印三维对象的装置。在操作中，根据四维(4D)能量场函数将能量投射到打印介质中，以使所述打印介质暴露于阈值能量强度水平，所述阈值能量强度水平使得所述打印介质硬化为三维对象的形状。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年1月14日提交的标题为《全息和光场技术的新颖应用 (NovelApplication of Holographic and Light Field Technology)》的第62/617,293 号美国临时专利申请的优先权，所述申请的全文都以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开大体上涉及光场能量系统，且更确切地说，涉及并入有全息和光场技术的新颖合成和应用以用于打印三维对象的装置和系统。

背景技术

通过Gene Roddenberry的《星际迷航(Star Trek)》推广的“全息甲板”室内的交互式虚拟世界的梦想最初是在20世纪初由作家Alexander Moszkowski设想出来的，近一个世纪以来它一直是科幻和技术创新的灵感来源。然而，除了文学、媒体以及儿童和成年人等的集体想象之外，这种体验并不存在令人信服的实施方案。

发明内容

公开了用于利用全息4D显示技术来生成用于打印三维对象的能量函数的装置和系统。

在一个实施例中，三维打印系统包含能够容纳一定量的打印介质的打印介质容器、能够向多个能量位置提供能量并且具有多个能量源的能量源系统。在一个实施例中，所述系统包含至少一个能量引导系统，其中每个能量引导系统包含能够将来自所述多个能量位置的能量沿着多个传播路径引导的波导阵列，其中每个传播路径延伸穿过多个能量位置中的一个，并且每个波导能够沿着所述多个传播路径将来自所述多个能量位置的能量引导穿过所述波导，其中每个传播路径在至少由所述多个能量位置中的一个确定的唯一方向上从所述波导延伸。

在一个实施例中，所述系统包含控制系统，所述控制系统与所述能量源系统通信，并且能够通过操作所述多个能量源以沿着所述多个传播路径提供能量来使所述至少一个能量引导系统的所述波导阵列将阈值强度水平的能量递送至所述多个传播路径的多个相交点中的多个选定交叉点，其中所述打印介质在暴露于所述阈值强度水平的能量时能够反应，并且其中所述多个选定相交点限定所述容器内部的三维(“3D”)对象的多个内表面和外表面。

在一个实施例中，所述打印介质容器搁置在与所述控制系统通信的定位装置的基座上，其中所述控制系统能够操作所述定位装置以改变所述打印介质容器相对于所述至少一个能量引导系统的位置。在另一实施例中，所述定位装置的操作使所述多个选定相交点相对于所述打印介质容器移动，以进一步限定所述三维对象的所述多个内表面和外表面。在一个实施例中，当所述定位装置使所述多个选定相交点相对于所述打印介质容器移动时，所述多个选定相交点使所述打印介质暴露于所述阈值能量水平。

在一些实施例中，所述定位装置尤其包含机动平移台、线性平移台、旋转台或测角台。在实施例中，所述多个选定相交点的安置体积大体上小于所述打印容器的体积。

在一个实施例中，所述控制系统能够使所述至少一个能量引导系统移动，从而使所述多个选定相交点移动，以进一步限定所述三维对象的所述多个内表面和外表面。在另一实施例中，随着所述多个选定相交点移动，所述多个选定相交点使所述打印介质暴露于所述阈值能量。在一些实施例在一个实施例中，所述控制系统能够操作所述多个能量源，以将递送到所述多个选定相交点中的至少一个选定相交点的能量减小到所述阈值强度水平以下。在又一实施例中，所述控制系统能够将至少一个选定相交点添加至所述多个选定相交点，具体是通过操作所述多个能量源以将递送到所述至少一个添加的选定相交点的所述能量增大到所述阈值强度水平。