JP2022508829A - 高速計測 - Google Patents

Abstract

方法及び装置は、干渉法に基づく走査により連続移動３Ｄ物体の特性を明らかにすることを目的とする。方法は、３Ｄ物体の表面上の複数の走査線のそれぞれの走査線に沿って３Ｄ物体のいくつかの深さ特性を繰り返し形成することを含む。この走査中に、３Ｄ物体は、連続的な動きをしている。方法は、決定された深さ特性を複数の走査線のうちの走査線に沿って組み合わせて、第１の方向及び第２の方向に配置されたグリッド位置上の第３の方向における３Ｄ物体の表面上の位置に関連する部分の少なくとも深さを表す深さマップを形成することを更に含む。深さ特性を形成することは、連続移動３Ｄ物体を横切る第１の方向に周波数分散パルス光信号を走査することを含み、前記３Ｄ物体は、第１の方向に略直交する第２の方向に移動する。走査された光信号は、第１の方向と第２の方向とに略直交する第３の方向において３Ｄ物体の表面上に走査線を形成する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年１０月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／７４７，８８９号の利益を主張するものである。

連邦政府資金による研究に関する記載
本発明は、ＤＡＲＰＡにより認められた契約番号ＨＲ００１１１７９００１４に基づく政府支援を受けてなされた。米国政府は本発明において一定の権利を保有する。

本発明は、高速計測、より詳細には、３次元造形中の移動物体の表面又は本体特性の高速測定に関する。

付加製造は、材料の選択的な付加により３次元物体を造形することを可能にする一連の方法である。典型的な付加製造プロセスは、デジタルモデル（例えば、ＳＴＬファイルを使用して表される）を一連の層にスライスすることにより動作する。次いで、層は、下から上に層を１層ずつ堆積させる造形装置に送られる。付加製造は、自動車、航空宇宙、医療機器、医薬品、産業用工具を含む様々な市場で急速に普及している。

付加製造プロセスの成長の結果、熱溶解積層法式（ＦＤＭ）などの、押出プロセス、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）及びマルチジェット／ポリジェットなどの、光重合プロセス、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）又は結合剤噴射方式などの、粉末床溶融結合プロセス、及び薄膜積層法式（ＬＯＭ）などの、積層プロセスを含む、かかるプロセスの様々な繰り返しが商業化されるに至った。しかしながら、付加製造プロセスの成長と急速な進歩にもかかわらず、付加製造には、かかるプロセスと組み合わせて使用できる材料などの、限界がある。材料の種類が限られており、材料の性能により、結果として得られる効率及び品質が制限される。

インクジェット３Ｄ印刷は、プリントヘッドが液体インクの液滴を堆積させる付加製造方法である。プリントヘッドは、典型的には、構築プラットフォームの異なる位置でのインクの堆積を可能にするようにガントリシステムに取り付けられる。構築プラットフォームはまた、プリントヘッドに対して移動してもよく、プリントヘッドは静止していてもよい。液体インクは、ＵＶ放射又は可視光放射を用いて固化させてもよい。

複数の基材を用いて物体を構築するために、１つのシステムにおいて複数のプリントヘッドを使用してもよい。例えば、異なる光学特性、機械的特性、熱的特性、電磁特性を有する材料を使用することができる。これらの材料を組み合わせて、幅広い材料特性を有する複合材料を得ることができる。

ＵＶ硬化ユニットは、典型的には、インクジェット付加製造装置内で使用されるサブシステムの１つである。ＵＶ放射は、光開始重合反応によりインクを固化する手段を提供する。ＵＶ放射は、ＬＥＤのアレイ及び水銀又はキセノンアークランプなどの様々な異なる機構により供給することができる。ＵＶ硬化は、典型的には、各層の印刷後、又は層内に各材料を堆積させた後に適用される。ＵＶ硬化ユニットをプリンタに対して固定することができ、又はＵＶ硬化ユニットは物体に対して独立して移動することができる。

代替的に、インク固化は、熱条件の変化により達成することができる。例えば、液体材料は、その温度が低下するにつれて固化する。この分野では、ワックスなど、様々な異なるインクを使用することができる。ｕｖ相変化インクと熱相変化インクの両方を組み合わせて物体を製造することができる。

インクの各液滴及び表面張力の僅かな変化のため、プラットフォーム上に堆積された液体層は、完全に平坦ではなく、不均一な層により生じる誤差及び誤差蓄積を解消するために機械的平坦化デバイスを必要とする。平坦化デバイスは、ローラ、スクリプト、又は更には圧延機などであってもよい。典型的には、噴射された材料の約２５～３５％が平坦化プロセス中に除去され、その結果、大きな無駄が生じ、材料費が増加する。

インクジェットプロセスを使用して製造された場合の３Ｄ印刷物は、構造的支持を必要とすることがある。例えば、突出部を有する大部分の物体は支持構造を必要とする。典型的には、これらの支持構造のために、追加の印刷データが生成される。インクジェット付加製造では、典型的には、別のインクが支持材料として指定される。このインクもまた、プリントヘッドを使用して堆積され固化する。印刷完了後に支持材料が容易に除去されることが望ましい。水又は他の溶媒に可溶であるＵＶ硬化性材料、又は溶融により除去できるワックス系材料を含む、潜在的な支持材料が多数存在する。

多くの場合、インクは添加剤を含み得る。これらの添加剤は、染料若しくは顔料の形態の着色剤、又はインク中に分散又は溶解される染料と顔料との混合物を含む。インクの表面張力を調整して噴射性能又は印刷性能を向上させるために、界面活性剤を使用してもよい。加えて、硬化樹脂の機械的特性、熱的特性又は光学特性を高めるために、他の種類の粒子又は添加剤を使用してもよい。

機械的平坦化デバイスを使用する代わりに、機械視覚に基づくフィードバックループを使用することが可能である。概して、システムは、構築プラットフォームと印刷物とを撮像する感知デバイスを使用する。感知デバイスは、能動的又は受動的機械視覚システムとすることができる。撮像システムは、印刷される物体の空間寸法、３Ｄ表面、３Ｄ体積、又は材料を測定する。これらの測定からのデータに基づいて、後続の層の印刷データが適合／修正される。

システムの感知構成要素には多くの可能性がある。物体のスペクトル画像を取り込むカメラにより感知を提供することができる。感知は、物体の表面を測定する３Ｄスキャナ、例えば、構造化光３Ｄ走査又は三角測量に基づく３Ｄ走査を使用して実現することができる。感知はまた、体積データを提供する走査システム、例えば、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）、マイクロＣＴなどを使用して実現することもできる。これらのシステムは、体積内の各位置の密度又は反射率を提供する。

フィードバックループの実行にも多くの可能性がある。最も簡単なシナリオでは、各層が印刷された後、システムが物体の表面を走査し、材料があるべきであるが材料がない領域に適切な材料を充填するための印刷データを生成する。システムはまた、過剰な量の材料がどこに堆積されているかを追跡する。この場合、この材料は後続の層には印刷されない。別のシナリオでは、感知は、各層の後にではなく、ｎ層（例えば、ｎ＝２～１０）毎に実施される。各感知の後に、表面を平らにするために追加の層が挿入されることがある。同様に、システムは、過剰な量の材料が堆積された箇所を追跡し、これらの元モデルとの不一致を考慮して後続の層のデータを修正する。別の例では、システムは、各感知を実施した後に物体の表面を抽出する。この表面に基づいて、次の層に関するデータが算出される。この場合、表面は必ずしも平面ではなく、次の層は、例えば、表面をオフセットして、このオフセット表面でデジタルモデルをスライスすることにより算出することができる。そのようなプロセスをどのように実行できるかについての説明は、参照により本明細書に組み込まれる、「Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」という名称の米国特許出願公開第２０１８／０１６９９５３Ａ１号明細書、及び「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」という名称の米国特許第１０，２５２，４６６号明細書に記載されている。

光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｓｉｔｔｈｉ－Ａｍｏｒｎ，ｅｔ ａｌ．“ＭｕｌｔｉＦａｂ：ａ ｍａｃｈｉｎｅ ｖｉｓｉｏｎ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉ－ｍａｔｅｒｉａｌ ３Ｄ ｐｒｉｎｔｉｎｇ．”ＡＣＭ Ｔｒａｎｓ．Ｇｒａｐｈ．３４，４，Ａｒｔｉｃｌｅ １２９（Ｊｕｌｙ ２０１５）に記載されているように、高さ情報が部品の品質を向上させるためのフィードバックとして使用される付加製造システムで作製される部品の高さを測定する方法として実証されている。

ＯＣＴは、付加製造により作製された部品を走査するのに非常に適している。特に、ＯＣＴは、様々な材料に対して１０ミクロン未満の分解能で部品の高さを測定するために使用することができる。ＯＣＴは、可視波長において完全に不透明な材料から半透明な材料、完全に透明な材料までの種々の材料、散乱性が高い表面特性から強く鏡面反射する表面特性までの種々の表面特性、誘電体と金属の両方を走査するために使用することができる。ＯＣＴはまた、体積内への光の透過率により制限される、部品内の内部構造の体積測定を提供することができる。ＯＣＴを使用して部品の印刷中に部品を走査する場合、印刷速度は、部品を走査できる速度により制限されることがあり、高速のＯＣＴシステムが必要となる。

２０ＭＨｚの走査速度と９８ｄＢの感度とを有する掃引光源レーザを使用するシステムが、Ｗｉｅｓｅｒ ｅｔ ａｌ．，“Ｍｕｌｔｉ－ｍｅｇａｈｅｒｔｚ ＯＣＴ：Ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ３Ｄ ｉｍａｇｉｎｇ ａｔ ２０ ｍｉｌｌｉｏｎ Ａ－ｓｃａｎｓ ａｎｄ ４．５ ＧＶｏｘｅｌｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ．”Ｏｐｔｉｃｓ ｅｘｐｒｅｓｓ １８，Ｎｏ．１４（２０１０）：１４６８５－１４７０４に記載されている。この速度は、４つの別個の走査スポットを空間的に多重化してカスタムレーザを利用する比較的複雑なシステムで得られる。有用な感度及び単一の走査スポットでのより速い走査速度は、例えば、Ｈｕｏ ｅｔ ａｌ．，“Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ａｌｌ－ｏｐｔｉｃａｌ ４０ ＭＨｚ ｓｗｅｐｔ－ｓｏｕｒｃｅ，”Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ｏｐｔｉｃｓ ２０，Ｎｏ．３（２０１５）：０３０５０３に記載されているように、パルス広帯域レーザの出力の時間が、長い一続きの光ファイバ又はチャープファイバブラッググレーティングなどの、群速度分散（ＧＶＤ）の大きい光学素子を使用して伸長される、時間伸長ＯＣＴ（ＴＳＯＣＴ）を使用することにより達成可能である場合がある。

ＴＳＯＣＴシステムの速度は、最大約５ＭＨｚで動作する最速の掃引光源レーザとは対照的に、最大１００ＭＨｚの利用可能なレーザの速度により制限される。

例えば、３次元印刷システムでの印刷速度に応じた速度で、高速計測を実施する必要がある。

一態様では、概して、方法は、干渉法に基づく走査により連続移動３Ｄ物体の特性を明らかにすることを目的とする。概して、３Ｄ物体は、スキャナに対して連続的に移動する。いくつかの例では、３Ｄ物体は連続的に動いており、スキャナは静止している。他の例では、３Ｄ物体は静止しており、スキャナは連続的に動いている。方法は、３Ｄ物体の表面上の複数の走査線のそれぞれの走査線に沿って３Ｄ物体のいくつかの深さ特性を繰り返し形成することを含む。走査中に、３Ｄ物体は連続的な動きをする。方法は、決定された深さ特性を複数の走査線のうちの走査線に沿って組み合わせて、第１の方向及び第２の方向に配置されたグリッド位置上の第３の方向における３Ｄ物体の表面上の位置に関連する部分の少なくとも深さを表す深さマップを形成することを更に含む。深さ特性を形成することは、連続移動３Ｄ物体を横切る第１の方向に周波数分散パルス光信号を走査することを含み、３Ｄ物体は、第１の方向に略直交する第２の方向に移動する。走査された光信号は、第１の方向と第２の方向とに略直交する第３の方向において３Ｄ物体の表面上に走査線を形成する。

態様は、以下の特徴の１つ又は複数を含むことができる。

方法は、パルス光信号を回転多面ミラーから反射させ、次に、パルス光信号が回転多面ミラーから反射された後にパルス光信号をレンズに通過させることを更に含み得る。

方法は、信号を同時に走査して物体上に複数の走査線を形成することを更に含み得る。各走査線は、他の走査線から第１の方向にオフセットされた走査線を有し得る。信号を走査して複数の走査線を形成することは、前記信号を複数の信号に分割することと、移動ミラー表面から信号を反射させることにより、３Ｄ物体を横切るように複数の信号の各々を走査することとを含み得る。各走査線は、信号を反射させる対応する移動ミラー表面を有し得る。信号を走査して複数の走査線を形成することは、複数の信号の各々を第１の方向に配置された複数のレンズの対応するレンズに通過させることを含み得る。複数のレンズの少なくともいくつかのレンズは、これらのレンズとは別のレンズから第２の方向にオフセットされてもよい。方法は、信号を略第１の方向に延びる軸を有するシリンドリカルレンズに通過させることを含む、パルス信号を走査することを更に含み得る。

方法は、走査線に沿った深さ特性をグリッド位置上の地点に補間することを含み得る。１つ又は複数の同期信号を監視してもよく、且つ前記同期信号に従って補間を実施してもよい。１つ又は複数の同期信号を監視することは、光源からのトリガ信号、移動ミラー表面、第２の方向への物体の移送、及び物理的較正マーカの検出と複数の走査線の第１の走査線の開始時間との間の時間間隔に対応する時間オフセットのうちの少なくとも１つに関連する同期信号を監視することを含み得る。

方法は、複数の連続移動３Ｄ物体の特性を明らかにするように構成されてもよい。

方法は、走査を較正することを含み得る。較正は、以下のステップを含み得る。まず、方法は、複数の走査線の各走査線について１組のサンプルを得る。次に、掃引開始時間が決定される。掃引開始時間は、較正時間オフセットを算出できる、複数の走査線の第１の走査線の相対的開始時間の特性を明らかにする。続いて、１組の走査線データが収集される。走査線データは、複数の走査線の各走査線について１組のサンプルで表された走査線に関するものであってもよい。次に、較正プロセスは、１組の走査線データをチャンクに分割してもよく、チャンクは、第３の方向を横切る個々の走査線に対応する。次に、複数の走査線の各走査線についてのサンプル間の時間遅延を使用して第２の方向のオフセットを算出してもよい。次に、線形補間法を使用して、グリッド上でデータを再構成してもよい。グリッドは、第２の方向と第３の方向とを表し得る。これらのステップは、周波数分散光信号を走査することにより物体の表面上の複数の走査線のそれぞれの走査線に沿って３Ｄ物体の複数の深さ特性を形成するために、３Ｄ物体が移動するときに繰り返されてもよい。

方法は、繰り返し走査中に３Ｄ物体を付加造形することを更に含み得る。３Ｄ物体を付加造形することはまた、フィードバックプロセスにおいて深さマップを使用することを含み得る。

別の態様では、概して、干渉法に基づく走査により連続移動３Ｄ物体の特性を明らかにするための装置が使用される。装置は、移動３Ｄ物体から複数の走査線を生成するように構成されたスキャナを含む。スキャナは、周波数分散パルス光信号を生成するように構成された光源と、回転多面ミラーとを含む。回転多面ミラーは、周波数分散パルス光信号を連続移動３Ｄ物体の表面を横切る第１の方向へ誘導するように構成される。３Ｄ物体は、第１の方向に略直交する第２の方向に移動し、走査された周波数分散パルス光信号は、３Ｄ物体の表面上に複数の走査線を形成する。回転多面ミラーは更に、３Ｄ物体の表面からの周波数分散パルス光信号の反射を光信号プロセッサへ誘導するように構成される。装置は、複数の走査線の各走査線について３Ｄ物体からのパルス光信号の反射を処理するように構成された光信号プロセッサを更に含む。この反射処理に基づいて、３Ｄ物体上の走査線に沿った、第３の方向における３Ｄ物体の深さ特性が決定される。第３の方向は、第１の方向と第２の方向とに略直交する。光信号プロセッサは更に、決定された深さ特性を複数の走査線のうちの走査線に沿って組み合わせて、第１の方向及び第２の方向に配置されたグリッド位置上の第３の方向における３Ｄ物体の表面上の位置に関連する部分の少なくとも深さを表す深さマップを形成するように構成される。

装置は、周波数パルス光信号がレンズを通過するように物体とミラーとの間に配置されたレンズを含み得る。レンズは、略第１の方向に延びる軸を有するシリンドリカルレンズであってもよい。装置は、周波数パルス光信号をいくつかの周波数パルス光信号に分割するように構成された光スプリッタを含み得る。また、いくつかの回転多面ミラーが含まれてもよい。回転多面ミラーの各々は、１つの対応する周波数パルス光信号を連続移動３Ｄ物体の表面の対応する部分を横切る第１の方向へ誘導するように構成されてもよい。多数のレンズは、対応する回転多面ミラーと連続移動３Ｄ物体の表面の対応する部分との間に配置されてもよい。

装置は、パルス光信号を生成するように構成されたファイバ結合パルスレーザと、パルス光信号を受信してパルス光信号を時間伸長光信号に変換するように構成された分散構成要素とを更に含み得る。装置は、３Ｄ物体の深さ特性を表す干渉信号を生成するように構成された光学処理部分を更に含み得る。装置はまた、干渉信号を受信して干渉信号を処理し深さマップを生成するように構成されたデジタル処理部分を含み得る。

装置は更に、補間演算を使用して、決定された深さ特性を組み合わせるときにグリッド位置上の地点への走査線に沿った深さ特性のマッピングを生成してもよい。装置は更に、複数の連続移動３Ｄ物体を走査するように構成されてもよい。

１つ又は複数の実施形態の追加の利点は、１つ又は複数の実施形態が、カスタマイズされた掃引光源レーザを必要とするのではなく、多くの異なる種類の標準的なパルスレーザのうちの１つを組み込むことができることである。これにより、波長範囲、繰り返し率及び深さ分解能を（スペクトル帯域幅の関数として）選択する際の柔軟性が与えられる。一定のサンプリングレートの場合、深さ範囲を分散素子の特性により制御することができる。

典型的なＯＣＴシステムは、ガルバノミラーを使用して２軸で部品を走査するが、これらのミラーは、３Ｄプリンタ内の移動部品に追従するのに十分に高速には動作しない。回転多面ミラーを使用する利点は、回転多面ミラーがガルバノミラーよりも速くビームを掃引できることであるが、回転多面ミラーは１次元でしか走査できない。多面ミラーは、測定中の部品が１軸で移動しているときに使用することができ、その結果、走査ビームは、運動軸に直交する寸法を横切って掃引するだけでよい。

３Ｄ印刷部品の走査は、医療（例えば、組織感知）用途で必要とされる分解能及び深さ範囲よりも小さな分解能及び深さ範囲で済むことがある。それゆえ、そのような医療用途のために設計されたＯＣＴシステムは、付加製造の要件に十分に適合しないことがある。典型的には市販のレーザ及び回転多面ミラーを使用して、０．５ｍ／ｓで移動する部品を５０ミクロンの分解能で走査できる、コスト効率の高いシステムを構築することができる。モード同期ファイバレーザ走査からの典型的なスペクトルは、２５ミクロン以下の深さ分解能を提供し、容易に入手できるアナログ・デジタル変換器を使用して少なくとも５００ミクロンの深さ範囲を得ることができる。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の記載及び特許請求の範囲から明らかである。

図１は、走査システムのブロック図である。 図２は、光パルスの分光エネルギーのプロットである。 図３は、周波数分散後の図２の光パルスの分光エネルギーのプロットである。 図４は、光源の図である。 図５は、スキャナのブロック図である。 図６は、位置合わせデータを生成するための２つの手法の図である。 図７は、複数スキャナの実施形態についての走査線の図である。 図８は、複数スキャナの実施形態のブロック図である。

１ システム概要
図１を参照すると、走査システム１００は、移動物体１５０が走査されている間に移動物体１５０が停止することを要求せずに、移動物体１５０が連続的に移動する際に移動物体１５０を走査することにより移動物体１５０の特性を明らかにするために使用される。例えば、物体１５０は、走査の結果に基づくフィードバック制御下で物体上に材料を堆積させる固定プリントヘッド（図示せず）の下で前後に移動させる部分的に造形された物体である。特に、システム１００により生成された物体１５０の特性は、物体についての「深さマップ」１２６（例えば、ｚが厚み又は深さであり、且つ（ｘ，ｙ）が、物体（すなわち、構築プラットフォーム）の基準フレーム内の物体の座標である、関数ｚ（ｘ，ｙ））などの、表面情報を含む。

図１に示す例では、装置は、サンプル光信号１１３を受信して移動物体上の一連の走査線１５２に沿って信号を物体へ誘導するように構成される、スキャナ１１８を含む。スキャナ１１８は、反射（又はサンプル光信号が物体に衝突することにより生じる物体からの他の発光）を受け取り、感知された光信号１１５としてスキャナから渡される（スキャナから物体に進むサンプル信号と、物体から放出された、結果として得られる感知信号の両方は、図に信号１１７として図示されている）。スキャナ１１８は、光信号１１７の方向を変えて、光信号１１７を走査線１５２に沿って物体を横切るように走査するために一緒に使用される、回転多面ミラー１１４とレンズ１１６とを含む。すなわち、ミラーは、物体が（ｘ’，ｙ’，ｚ’）固定基準フレームの第１の方向に略直交する第２の方向（ｘ’）に移動している間に、連続移動３Ｄ物体１５０の表面を横切る第１の方向（固定されたｙ’－ｚ’平面内のｙ’）へサンプル光信号を誘導する。

サンプル光信号１１３は、光源１０２を使用して形成される。光源は、光パルスを放出する、広帯域レーザ１０１と、異なる波長を異なる時間量だけ遅延させて周波数分散時間伸長光パルスを生成するように、レーザ１０１から放出されたパルスを処理する、分散素子１０３とを含む。

システムは、光源１０２から周波数分散光パルスを受信し、その信号を、スキャナ１１８に渡される、サンプル光信号１１３と、遅延成分１０６により遅延させ、スキャナから受信した感知信号１１５と結合させて、干渉計サブシステム１１２からの出力信号１１６を形成する、基準光信号１０５とに分割する、干渉計サブシステム１１２を含む。この信号は、信号プロセッサ１２４に渡される。

信号プロセッサ１２４は、干渉計サブシステムにより形成された光信号１１６を走査線１５２毎に処理して、各走査線に沿った物体１５０の深さ特性を決定する。光信号プロセッサはまた、決定された深さ特性を複数の走査線に沿って組み合わせて、物体のｘ－ｙ平面にわたる領域に、例えば、ｘ及びｙ方向に配置された規則的なグリッド位置上に、少なくとも表面高さｚを表す深さマップ１２６を形成する。例えば、固定プリントヘッドの下での物体のその後の通過において材料の堆積を制御するための、印刷プロセスのフィードバック制御での深さマップ１２６の使用は図に示されていない。

引き続き図１を参照すると、物体１５０は、正のｘ’方向に速度ｖで移動するものとして図示されている。走査線に沿った１回の走査にτ時間がかかる場合、走査時間中に物体をｖ×τだけ変位させる。それゆえ、走査は固定されたｙ’方向に沿う（すなわち、ビーム１１７はｙ’－ｚ’平面内で走査される）が、物体は、図１では図示のために誇張された、ｘ位置が僅かに変化する位置で感知される。

信号プロセッサ１２４は、各パルスが光源１０２からいつ放出されるかの指示と、六角形ミラー１１４の自走回転により生じる各走査がいつ物体の横断を開始するかの指示と、動いている間の物体のｘ位置の指示（又は同等に、ｘ位置が導出され得る、動きの開始及び速度の指示）とを受け取る。この情報から、以下により詳細に記載するように、走査中の任意の時点で、光信号プロセッサ１２４は、（パルスの開始からの時間オフセットに基づく）サンプル信号１１３の波長を決定するのに十分な情報を有し、この情報から、光信号プロセッサ１２４は、スキャナから、走査による発光が発生する物体の表面上の地点までの距離と、この距離から移動物体の固定基準フレーム内のその地点の（ｘ，ｙ，ｚ）座標とを決定することができる。

本実施形態における信号プロセッサ１２４は、２つの部分、すなわち、深さキャラクタライザ１２０と深さマッパ１２２とを有する。深さキャラクタライザ１２０は、３Ｄ物体の単一の走査線に関連する反射された光信号を受信した後に、その走査線に沿った深さ特性を生成する役割を果たす。深さマッパ１２２は、１組の深さ特性を受信した後に、３Ｄ物体の被走査面全体の特性を明らかにする深さマップを生成する役割を果たし、各走査線は、１組の深さ特性における関連する深さ特性を有する。深さマッパは、３Ｄ物体に関連する走査線の全ての深さ特性を受信した後に、動き情報に関して深さ特性を分析して、３Ｄ物体の表面の特性を明らかにする深さマップを作成する。

２ 光源
図１を参照して上記で説明したように、光源１０２は、周波数分散時間伸長光パルスを生成するように構成される。本実施形態では、ファイバ結合パルス広帯域レーザ１０１からの光は、元のパルスの波長が時間的に広がったパルスの時間にマッピングされるように、高い群速度分散を有する光学構成要素１０３へ誘導される。フェムト秒又はピコ秒の時間スケールのパルス長を有する様々なファイバ結合パルスレーザを、その帯域幅が所望の深さ分解能を与えるのに十分広く、且つノイズが十分に低い限り使用することができる。このような選択の例は、チタン・サファイアレーザ、モード同期ファイバレーザ、パルスダイオードレーザ、又はパルス超広帯域レーザである。

いくつかの実施形態では、光学構成要素１０３は、レーザパルスを、典型的なｐｓ／ｎｍ単位の線形分散Ｄを有するチャープファイバブラッググレーティングへ誘導する光サーキュレータを含む。回折格子から反射された時間伸長パルスは、以下に記載するように、干渉計サブシステム１１２の一部であるファイバ干渉計内へサーキュレータにより誘導される。代替的な実施形態では、光学構成要素１０３は、Ｄ＝Ｄ_ｃ（λ）Ｌ（ここで、群速度分散係数Ｄ_ｃは典型的なｐｓ／ｎｍ＊ｋｍ単位を有する）を有するｋｍ単位の十分な長さＬの単一モードファイバを介して広帯域レーザパルスを伝送することにより、実装されてもよい。

図２は、時間及び波長の関数としてのパワーを有する典型的なレーザパルスを示す。図３は、時間伸長後の同じレーザパルスを示す。

各レーザパルスは、レーザパルス間の時間よりも短い周期に伸長される。それゆえ、各レーザパルスには、干渉計サブシステム１１２の出力において干渉信号が生成される期間と、有用なデータがない期間とがある。後述するように、信号プロセッサ１２４は、光源により信号プロセッサ１２４に提供された同期情報に基づいて信号の有効部分を選択する。本実施形態では、同期信号がパルスレーザから放出され、特に、電子パルスがレーザ信号に同期して放出され、信号プロセッサ１２４に渡される。

時間伸長パルスは、分散構成要素１０３が大きな減衰を生じさせ、その結果、検出器での信号対ノイズが、正確な測定を行うのに十分に高くない場合に、光源１０２内で及び／又は干渉計サブシステム１１２に最初に入った後に光学的に増幅されてもよい。例えば、イッテルビウムがドープされたファイバ増幅器を使用してもよい。

伸長後に、時間の関数としての波数（２π／λ）は以下により与えられる。

ここで、λ_０は、パルスの中心波長であり、ｔ_０は、伸長パルスにおける時間位置である。

図４を参照すると、分散構成要素１０３は、レーザ源１０１からの入力が第１のポートに入り、周波数分散パルスが第３のポートから出る、往復運動しない１方向性の３ポートデバイス４１０を使用して実装されてもよい。第２のポートは、波長の関数としてパルスを広げる、チャープファイバブラッググレーティング４２０に結合される。

３ 干渉計サブシステム
再び図１を参照すると、光源１０２により生成された光信号は、干渉計サブシステム１１２のための入力として受信される。上記で説明したように、動作時に、光信号を２つの別々のビームに分割し、次いで、２つのビームが後続のサブシステムを通過した後にこれらの２つのビームを使用して干渉信号を発生させることが干渉計サブシステム１１２の機能である。具体的には、干渉計サブシステム１１２は、その光ファイバ干渉計１０４において光信号を受信し、この光ファイバ干渉計１０４は、光信号を、スキャナ１１８により受信されるサンプル光信号１１３と、スキャナからの感知信号１１５と結合される、基準信号１０５とに分割するスプリッタ構成要素としての役割を果たす。サンプル信号１１３及び基準信号１１５は、物体を走査する際の減衰を考慮に入れて、９０：１０のパワー比で分割される。

より具体的には、干渉計サブシステム１１２では、光源１０２から出力された各時間伸長パルスは、それぞれ基準アーム及びサンプルアームを介して通過する基準信号とサンプル信号とに光を分割するファイバ干渉計１０４内へ誘導される。基準アームは、可変遅延成分１０６と、任意選択の可変減衰器（図１には図示せず）とを含む。以下に更に記載するように、サンプルアームの光は、回転ミラー１１４を介してサンプルアームファイバから、測定点における物体１５０上に光を集束させるレンズ１１６へ誘導される。光は、物体により鏡面反射及び／又は散乱され、レンズ１１６を通してミラー１１４に戻され、サンプルアームファイバ内に戻されて結合される。サンプル及び基準アームからの光は、干渉計内で再結合される。基準アームとサンプルアームとの光路差がレーザのコヒーレンス長よりも短い場合には、干渉信号が生成されて干渉計サブシステムから放出される。

４ スキャナ
更に図１を参照すると、スキャナ１１８は、干渉計サブシステム１１２からサンプル光信号１１３を受信し、サンプル光信号１１３を使用して移動３Ｄ物体１５０の表面を走査し、次いで、感知信号１１５を干渉計サブシステム１１２に戻す。スキャナは、２つの主要部、すなわち、回転多面ミラー１１４とレンズ１１６とからなる。動作時に、スキャナは、サンプル光信号を受信した時点で、回転多面ミラー１１４から信号を反射させる。

図５を参照すると、スキャナ１１８は、サーキュレータ５１０と、コリメータ５２０と、先に説明した、回転ミラー１１４及びレンズ１１６とを含む。図５に示すように、サンプル信号１１３及び感知信号１１５は、サーキュレータ５１０からサンプルへの光路上を逆方向に進み、サーキュレータ５２０に戻る。サンプル信号１１３はサーキュレータ５２０のポート１に入り、且つ感知信号１１５はサーキュレータのポート３から出る。コリメータ５２０は、サンプル信号１１３をミラーの方向に整列させ（すなわち、コリメート光又は平行光線を作り出し）且つ／又はビームの空間断面をより小さくする。

コリメート光は、回転多面ミラー１１４から反射され、集束されたレーザスポットが、物体の運動方向に実質的に直交する向きに位置する走査線１５２に沿って（図１に示すように）繰り返し１方向に移動するように、テレセントリックスキャンレンズ１１６の背面を横切るように掃引される。ミラーの同じ面は、サンプル信号を物体に向けて反射し、物体からの感知信号を反射し、両方の信号がコリメータ５２０を通過する。

本実施形態では、回転多面ミラー１１４は、反射されたレーザスポットが任意の時点でどこに位置するかを制御する能力が必要ないように、開ループ方式で（すなわち、フィードバック位置制御なしに）回転する。多面ミラーがその位置に関するフィードバックなしに回転する場合には、能動的ミラーファセットの角度位置に対するサンプル上のスキャナレーザスポットの位置を知るのに十分な情報がない。しかしながら、物体１５０に関する深さマップ１２６を生成するために、ミラーの各ファセットからの走査線データを信号プロセッサ１２４において互いに位置合わせしなければならない。この位置合わせデータを生成する２つの代替的な方法を使用してもよく、これらの両方は、図６に一緒に図示されている。

２つの代替的な実施形態の各々において、走査センサ６２０又は６３０の開始は、それぞれ、規則的な時間間隔でミラーファセットが通過する毎に規則的な電子パルスを１回生成するために使用される。第１の実施形態では、走査信号の開始は、現時点で走査レーザを測定中の部品へ誘導しているファセットからの、図６では２つのファセットだけ離れた、一定数のファセットである多角形ファセットから反射する第２のレーザ６１０により生成される。第２のレーザビームは、ファセットがビームを検出器に向けて反射するような向きに正しい角度で位置するときは常に、ファセットが通過する毎に１回、光検出器６２０へ誘導される。別の実施形態では、走査レンズ１１６の一部分が、走査される物体と重ならない場合に、検出器６３０は、走査レーザが物体に達するのを妨げない位置における走査レンズの下に配置することができる。これにより、サンプル信号１１３自体による走査開始信号の生成が可能となる。

図１に示す連続する走査線１５２は、多面ミラー１１４の連続する面の反射により生じる。すなわち、Ｎ個のファセットがある場合、Ｎ番目の走査線は全てミラーの同じ面からのものである。レンズの全視野が部品の全幅に正確に一致し且つミラーのファセット間に死角がない理想的な場合には、多角形の各ファセットは、部品全体をｙ’方向に横切るようにビームを同じ方向に掃引する。Ｎ個のファセットと毎分の回転速度ｓとを有するミラーの場合、単一ファセット通過時間は、τ＝６０／Ｎｓ秒により与えられる。上述のように、物体は、そのような各走査中に速度ｖで距離Δｘ＝τｖを移動する。

第３の代替実施形態では、ミラーにおけるエンコーダは、ミラーの角度位置を測定する。Ｎ個のファセットを有するミラーの場合、レーザパルスは、３６０／Ｎ度の角度の変化に対応する走査線毎に１回である。較正プロセスとして、較正時間オフセットδＴを算出することも必要である。これは、（例えば、結果として得られた深さマップ１２６を視認してｙ方向への適切なシフトを選択することにより）手動で行うことができる。代替的に、物理的較正マーカ、例えば、深さの変化又は反射率の急激な変化を用いて、これを行うことが可能である。例えば、較正マーカは、走査掃引の開始時にプラットフォーム上に位置することができる。較正マーカからの信号は、深さデータを処理することにより検出される。基準縁部の検出と走査信号の開始との間のレーザパルスの数は、走査開始信号が受信された時点での走査レーザの相対的な物理的位置に対応する時間的基準δＴを与える。これにより、走査開始信号を使用して走査レーザパルス用の絶対的な物理的基準を生成することが可能となる。この手順は、事前較正として１回行うことができ、且つ必要に応じて手動で調整することができる。

走査光学系の範囲内で物体の表面を感知するために、１つの手法は、造形中に部品の高さが増加するにつれてスキャナ１１８の走査光学系の相対的高さを被走査物体よりも上に一定に保つことである。物体を保持するプラットフォームは、物体が造形され且つより多くの材料が堆積されるにつれて走査光学系から離れて下方に移動することができ、又は走査光学系は、物体の厚みが増加するにつれて部品から離れて上方に移動することができる。

物体とスキャナとがｘ軸に沿って互いに関連して移動している場合、所与の信号サンプルを特定のｘ位置に関連付けるために、追加の同期信号が信号プロセッサ１２４により使用される。いくつかの実施形態では、この信号は、例えば、造形される移動物体用の移動構築プラットフォーム上で、ｘ軸に関連する高分解能エンコーダにより生成される。同等に、物体が静止しており且つスキャナが移動する実施形態では、このエンコーダはスキャナの動きを表す。

速度ｖで移動する物体及び十分に小さなスポットの場合、運動方向における走査分解能は、走査線間の距離Δｘ＝ｖ×τにより与えられる。ｙ方向における測定されたスポット間の距離は、１秒当たりのレーザパルス繰り返し率ｐの関数であり、１つの走査線にわたるパルスの数、ひいては、スポットの数は、τｐであり、且つスポットの間隔は、Δｙ＝Ｙ／τｐであり、Ｙは、ｙ方向における走査線の長さである。伸長パルスの時間的長さは、レーザパルス１／ｐ間の時間よりも短くなければならないことに留意されたい。

物体はスキャナ１１８をｘ方向に通過するので、光学系によりｘ方向における部品の最大長さに制限が課されることはない。しかしながら、走査線１５２の実用的な長さは、レンズ１１６のサイズにより制限されることがある。幅の上限を引き上げ得る、複数の走査ビームを用いる配置については、本明細書において後に記載する。

５ 信号プロセッサ
上記で説明したように、干渉計サブシステム１１２の出力は、固定遅延バージョンの基準信号と可変遅延バージョンのサンプル信号との組み合わせであり、可変遅延は、スキャナから物体への往復移動経路及びスキャナ１１８の光学構成要素における任意の固定遅延の関数である。一般的に基準信号に対応する出力の成分がセンサ信号に対応する成分と同位相である場合には、信号処理サブシステム１２４への入力における検出器が高い強度を感知し、その一方で、位相がずれている場合には、検出器が低い強度を感知する。信号の波長はパルス毎に変化するので、強度もパルス毎に変化する。パルス毎の強度の変化は、物体上の各走査線における各スポットの深さを決定するために信号プロセッサ１２４により使用される。

より正確には、単一の反射サンプル高さに対応する検出器からの時間的に変調された光電流は、以下のように記述することができる。

ここで、
ρは、検出器の応答性であり、
Ｔ_ｒ及びＴ_ｓは、干渉計への入力と検出器との間の基準アーム及びサンプルアームの光パワー伝送の絶対値であり、
Ｐは、任意選択の光増幅後の伸長レーザパルスのスペクトルパワーであり、
ｒｅ^ｊφは、サンプルの複素反射率であり、
２ｚは、基準アームとサンプルアームとの往復光路差であり、
ｋは、分散素子の関数として経時的に変化する波数である。

検出器の応答性、スペクトルパワー、システム伝送、及びサンプルの反射率は全て、本来は波長の関数であるが、波数と時間との関係から時間の関数に変換することができる。

検出器からの信号は、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）に連続的に送られる。分散素子が波数に対して線形でない場合には、波数に対して線形になるように干渉信号が再度正規化される。デジタル化された干渉信号は、信号の逆離散フーリエ変換を行うことにより深さ情報に変換される。変換におけるピークは、その地点における深さ情報を提供する。各パルスの開始時間を表す、光源１０２から受信した、各走査線の開始を表す、スキャナ１１８から受信した、及び物体のｘ軸位置を表す、プラットフォームから受信した同期信号は、走査線上の各スポットに関する（ｘ，ｙ，ｚ）座標を決定するために使用される。次いで、これらの位置は、ｘ－ｙ平面内の規則的なグリッド上に補間され、出力される深さマップ１２６を形成する。

６ 代替案
多数の要因により、走査される物体の幅（すなわち、ｙ軸寸法）が制限される場合がある。１つの制限は、レンズ１１６の大きさであることがある。例えば、回転ミラーとレンズとの間には必然的にある程度の物理的距離があるので、レンズは、部品全体を走査できるように十分に有用な幅を有しなければならない。別の制限は、表面上で感知されるスポットの最小距離間隔を制限する、最大パルス繰り返し率であることがある。１つの代替案は、使用可能範囲を拡大するｙ’方向に延びるシリンドリカルレンズを使用することである。

図７に図示するように、別の一般的分類の代替案では、物体を横切る複数の走査線上での同時走査が用いられる。この図では、各走査線１５２Ａは、１つの走査線１５２Ｂと同時に走査され、例えば、両方の走査は、スキャナの基準フレームの同じｙ’－ｚ’平面内での走査である。図８を参照すると、そのような同時走査に対する１つの手法は、イコールスプリッタ７０２において光源１０２の出力を分割して、第１の干渉計サブシステム１１２Ａ及び対応するスキャナ１１８Ａに、並びに第２の干渉計サブシステム１１２Ｂ及び対応するスキャナ１１８Ｂに信号を渡すことである。２つの干渉計サブシステム１１２Ａ及び１１２Ｂの出力は、信号プロセッサ７２４に渡され、信号プロセッサ７２４は、信号プロセッサ１２４と同様に信号の各々を独立して処理するが、補間前に、スポットの各組を共通のグリッド上にマッピングする。図示するように、走査線１５２Ａ及び１５２Ｂはｘ方向において重なり、これにより、信号プロセッサが、異なるスキャナサブシステムからの深さマップ（又は体積走査）を「つなぎ合わせて」物体全体にわたる一貫した深さマップを形成することが可能となる。当然ながら、物体の走査可能な幅を増大させるために、２つ以上のスキャナサブシステムを使用してもよい。

信号プロセッサ７２４は、ミラーが必ずしも同期されない、スキャナサブシステムの各々からの同期信号を考慮に入れるので、各走査線１５２Ａ及び１５２Ｂの開始が同期されないことがある。信号プロセッサ７２４は、例えば、被走査物体の重複領域を使用して、又は物体の造形が開始する前に較正段階を使用して、２組の走査線の位置合わせを決定する。

上記の例では、スキャナ１１８Ａ－Ｂの各々及びそれらの対応するレンズ１１６Ａ－Ｂは、固定されたｙ’軸に沿って一直線に配置される。図８を参照すると、ｙ’に沿って適合することができるレンズの数を増加させるために、レンズは、レンズ１１６Ａ及び１１６Ｃが同じｘ’点に位置するようにｘ’方向にオフセットされてもよく、且つレンズ１１６Ｂは、ｘ’方向にオフセットされてもよい。システムの動作は、信号プロセッサ７２４が、走査線上のスポットにおける深さ情報を補間して規則的なグリッド上に深さマップを形成するときに、このｘ’オフセットを考慮に入れる、上記した複数スキャナ手法と同一である。

複数のスキャナサブシステム１１８を使用して走査可能な幅を増大させるのと同様の方式で、例えば、ｚ方向における異なるオフセットでレンズ１１６Ａ－Ｃが取り付けられるが、レンズ１１６Ａ－Ｃの走査範囲がｙ方向において完全に重なる、例えば、異なる深さに焦点を合わせる異なるレンズを用いて、ｚ方向における深さ範囲を広げるために、複数のスキャナサブシステム１１８を使用することができる。次いで、信号プロセッサ７２４は、例えば、異なる干渉計出力信号の信号対ノイズ比に従って、異なるスキャナサブシステムからの信号を結合する。

上記の詳述は、物体の深さマップを算出することに焦点を当てているが、他の出力を導出してもよい。例えば、３次元の関数としての密度情報は、走査システムの下の物体を複数回通過する走査からの情報を組み合わせることにより得られることがある。

３次元造形中の走査の文脈で記載されているが、同じ走査手法が、連続監視を必要とする他の作業にも使用され得ることを理解すべきである。例えば、スキャナの下のコンベヤベルト上を通過する製品を、例えば、品質管理用途で感知することができる。

信号プロセッサ（例えば、１２４、７２４）の実施形態は、ソフトウェアのみならずハードウェア（デジタル及び／又は光学ハードウェア）を利用してもよい。デジタルハードウェアは、信号プロセッサの入力において光検出器（又は差動入力モードで構成された１対の光検出器）の出力を処理するデジタル・アナログ変換器の出力を処理するための、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などを含み得る。ソフトウェアは、プロセッサにデータ処理動作を実行させるための命令、例えば、信号プロセッサのフーリエ変換計算を実行させるための命令を含むことができる。追加的に、システムの実施形態は、制御装置を利用してもよく、制御装置はまた、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実装されてもよく、サブシステムの動作を同期させて、物体の基準フレーム内の物体についての深さマップを生成するために、光源、スキャナサブシステム、信号プロセッサ、及び／又は構築プラットフォームの動作を調整する。

本記載は、添付の特許請求の範囲を含む、本発明の範囲を例示することが意図され、本発明の範囲を限定することは意図されていないことを理解されたい。上記した実施形態以外の他の実施形態も、以下の特許請求の範囲の範囲内である。

Claims (26)

1. 干渉法に基づく走査により連続移動３Ｄ物体の特性を明らかにするための方法であって：
   前記３Ｄ物体が連続的に動いている間に前記３Ｄ物体の前記表面上の複数の走査線のそれぞれの走査線に沿って前記３Ｄ物体の複数の深さ特性を繰り返し形成すること、ここで前記深さ特性を繰り返し形成することは以下を含む、
   前記連続移動３Ｄ物体を横切る第１の方向に周波数分散パルス光信号を走査すること、前記３Ｄ物体は、前記第１の方向に略直交する第２の方向に移動し、前記走査された光信号は、前記３Ｄ物体の表面上に走査線を形成すること、および、
   前記物体からの前記パルス信号の反射を処理して、前記３Ｄ物体上の前記走査線に沿った、第３の方向における前記３Ｄ物体の深さ特性を決定すること、ここで、前記第３の方向は、前記第１の方向と前記第２の方向とに略直交する；および、
   前記決定された深さ特性を前記複数の走査線のうちの前記走査線に沿って組み合わせて、前記第１の方向及び前記第２の方向に配置されたグリッド位置上の前記第３の方向における前記３Ｄ物体の前記表面上の位置に関連する部分の少なくとも深さを表す深さマップを形成すること；
   を含む方法。
2. 前記パルス光信号を走査することは、前記パルス光信号を回転多面ミラーから反射させることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記パルス信号を走査することは、前記パルス光信号を前記回転多面ミラーから反射させた後に前記パルス光信号をレンズに通過させることを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記パルス信号を走査することは、前記信号を同時に走査して前記物体上に複数の走査線を形成することを含み、各走査線は、他の走査線から前記第１の方向にオフセットされた走査線を有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記信号を走査して複数の走査線を形成することは、前記信号を複数の信号に分割することと、前記複数の走査線のうちの走査線に対応する移動ミラー表面から前記信号を反射させることにより、前記３Ｄ物体を横切るように前記複数の信号の各々を走査することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記信号を走査して複数の走査線を形成することは、前記複数の信号の各々を前記第１の方向に配置された複数のレンズの対応するレンズに通過させることを更に含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記複数のレンズの少なくともいくつかのレンズは、前記レンズとは別のレンズから前記第２の方向にオフセットされる、請求項６に記載の方法。
8. 前記パルス信号を走査することは、前記信号を略前記第１の方向に延びる軸を有するシリンドリカルレンズに通過させることを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記決定された深さ特性を前記走査線に沿って組み合わせることは、前記走査線に沿った前記深さ特性を前記グリッド位置上の地点に補間することを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記決定された深さ特性を前記走査線に沿って組み合わせることは、１つ又は複数の同期信号を監視して、前記同期信号に従って補間を実施することを含む、請求項９に記載の方法。
11. １つ又は複数の同期信号を監視することは、光源からのトリガ信号、移動ミラー表面、前記第２の方向への前記物体の移送、及び物理的較正マーカの検出と前記複数の走査線の第１の走査線の開始時間との間の時間間隔に対応する時間オフセットのうちの少なくとも１つに関連する同期信号を監視することを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記物理的較正マーカは、構築プラットフォームの縁部であり、前記連続移動３Ｄ物体は、前記構築プラットフォーム上に配置される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記方法は更に、複数の連続移動３Ｄ物体の特性を明らかにするように構成される、請求項１に記載の方法。
14. 前記第１の方向及び前記第２の方向に配置されたグリッド位置上の前記第３の方向における前記３Ｄ物体の表面の少なくとも位置を表す深さマップを前記形成することは、前記走査を較正することであって：
    前記複数の走査線の各走査線について１組のサンプルを得ること；
    前記複数の走査線の第１の走査線の相対的開始時間の特性を明らかにする掃引開始時間を決定すること；
    １組の走査線データを収集すること、ここで、前記走査線データは、前記複数の走査線の各走査線について前記１組のサンプルで表された前記走査線に関するものである；
    前記掃引開始時間に基づいて、前記１組の走査線データをチャンクに分割すること、前記チャンクは、前記第３の方向を横切る個々の走査線に対応する；
    前記第２の方向のオフセットを算出すること、前記算出することは、前記複数の走査線の各走査線についてのサンプル間の前記時間遅延を使用することを含む；
    線形補間法を使用して、前記第２の方向と前記第３の方向とを表すグリッド上でデータを再構成すること；および、
    周波数分散光信号を走査することにより前記物体の前記表面上の複数の走査線のそれぞれの走査線に沿って前記３Ｄ物体の複数の深さ特性を形成するために、前記３Ｄ物体が連続的に動いている間に、繰り返されること；
    を含む、
    請求項１に記載の方法。
15. 前記繰り返し走査中に前記３Ｄ物体を付加造形することを更に含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記３Ｄ物体を付加造形することは、フィードバックプロセスにおいて前記深さマップを使用することを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 干渉法に基づく走査により連続移動３Ｄ物体の特性を明らかにするための装置であって、
    周波数分散パルス光信号を生成するように構成された光源と、
    前記移動３Ｄ物体から複数の走査線を生成するように構成されたスキャナであって、
    前記連続移動３Ｄ物体の表面を横切る第１の方向へ前記周波数分散パルス光信号を誘導し、前記３Ｄ物体は、前記第１の方向に略直交する第２の方向に移動し、前記走査された周波数分散パルス光信号は、前記３Ｄ物体の前記表面上に前記複数の走査線を形成し、
    前記３Ｄ物体の前記表面からの前記周波数分散パルス光信号の反射を信号プロセッサへ誘導するように構成された回転多面ミラーを含む前記スキャナと、
    前記複数の走査線の各走査線について、前記３Ｄ物体からの前記パルス光信号の前記反射を処理して、前記３Ｄ物体上の前記走査線に沿った、第３の方向における前記３Ｄ物体の深さ特性を決定し、ここで、前記第３の方向は、前記第１の方向と前記第２の方向とに略直交する、且つ、
    前記決定された深さ特性を前記複数の走査線のうちの前記走査線に沿って組み合わせて、前記第１の方向及び前記第２の方向に配置されたグリッド位置上の前記第３の方向における前記３Ｄ物体の前記表面上の位置に関連する部分の少なくとも深さを表す深さマップを形成するように構成された、前記光信号プロセッサと、
    を含む装置。
18. 前記スキャナは、前記周波数パルス光信号が前記レンズを通過するように前記物体と前記ミラーとの間に配置されたレンズを更に含む、請求項１７に記載の装置。
19. 前記レンズは、略前記第１の方向に延びる軸を有するシリンドリカルレンズである、請求項１８に記載の装置。
20. 前記スキャナは、前記周波数パルス光信号を複数の周波数パルス光信号に分割するように構成された光スプリッタを更に含む、請求項１７に記載の装置。
21. 前記スキャナは、複数の回転多面ミラーを更に含み、前記複数の回転多面ミラーの各回転多面ミラーは、前記複数の周波数パルス光信号の対応する１つを前記連続移動３Ｄ物体の前記表面の対応する部分を横切る第１の方向へ誘導するように構成される、請求項２０に記載の装置。
22. 複数のレンズを更に含み、前記複数のレンズの各レンズは、前記複数の回転多面ミラーの対応する１つと前記連続移動３Ｄ物体の前記表面の対応する部分との間に配置される、請求項２１に記載の装置。
23. 前記光源は、
    パルス光信号を生成するように構成されたファイバ結合パルスレーザと、
    パルス光信号を受信して前記パルス光信号を時間伸長光信号に変換するように構成された分散構成要素と
    を更に含む、請求項１７に記載の装置。
24. 前記光信号プロセッサは、
    前記３Ｄ物体の前記深さ特性を表す干渉信号を生成するように構成された光学処理部分と、
    前記干渉信号を受信して前記干渉信号を処理し前記深さマップを生成するように構成されたデジタル処理部分と
    を更に含む、請求項１７に記載の装置。
25. 前記光信号プロセッサは、補間演算を実施して、前記決定された深さ特性を組み合わせるときに前記グリッド位置上の地点への前記走査線に沿った前記深さ特性のマッピングを生成するように構成される、請求項１７に記載の装置。
26. 前記スキャナは、複数の連続移動３Ｄ物体を走査するように構成される、請求項１７に記載の装置。

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