CN107479205B

CN107479205B - 三维打印装置及其成像系统

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Publication number: CN107479205B
Application number: CN201610399500.6A
Authority: CN
Inventors: 叶信宗; 林昱成
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2036-06-07
Also published as: CN107479205A

Abstract

一种三维打印装置及其成像系统，三维打印装置的成像系统包含光源组件、至少一图样决定元件、分光元件、光线引导组件以及透镜组件。光源组件沿轴向发出具有不同波段的第一光线以及第二光线。图样决定元件提供第一光线一第一图样与第二光线一第二图样。分光元件将第一光线与第二光线分别导向不同方向。光线引导组件用以引导来自分光元件的第一光线与第二光线的至少一者，使第一光线与第二光线输送至第一平面以及第二平面上。透镜组件包含一第一透镜群与一第二透镜群，分别用以使第一图样成像于第一平面以及使第二图样成像于第二平面。

Description

三维打印装置及其成像系统

技术领域

本发明涉及一种三维打印装置及其成像系统。

背景技术

随着科技发展，三维打印(Three-Dimensional Printing)技术及积层制造(Additive Manufacturing，AM)技术已经成为最主要发展的技术之一。上述这些技术属于快速成型技术的一种，它可以直接藉由使用者设计好的数字模型档案来直接制造出所需的成品，且成品几乎是任意形状的三维实体。在过去的模具制造、工业设计等领域，三维打印技术常常被用于制造模型，现在则逐渐被应用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程、汽车、航空、牙科和医疗产业、教育、土木工程以及其它领域中。

发明内容

本发明的多个实施方式提出一种三维打印装置及其成像系统。成像系统同时或依序地提供不同波段的光线至相互平行的多个平面上，而可以同时或在微小的时间差内完成多个物件的三维打印。

本发明的一形式提供三维打印装置的成像系统，包含光源组件、至少一图样决定元件、分光元件、光线引导组件以及透镜组件。光源组件用以沿轴向发出具有第一波段的第一光线以及具有第二波段的第二光线，其中该第一波段不同于该第二波段。图样决定元件用以提供来自光源组件的第一光线一第一图样且提供来自光源组件的第二光线一第二图样。分光元件用以将第一光线与第二光线分别导向不同方向。光线引导组件用以引导来自分光元件的第一光线与第二光线的至少一者，使第一光线与第二光线输送至第一平面以及第二平面上。透镜组件包含一第一透镜群与一第二透镜群，其中第一透镜群用以使第一光线的第一图样成像于第一平面，第二透镜群用以使第二光线的第二图样成像于第二平面。

于本发明的部分实施方式中，第一平面与第二平面大致平行。

于本发明的部分实施方式中，分光元件用以将第二光线反射至第二平面，且使第一光线穿透，光线引导组件用以引导来自分光元件的第一光线至第一平面。

于本发明的部分实施方式中，光源组件包含第一光源、第二光源以及耦合元件。第一光源用以发出该第一光线。第二光源用以发出该第二光线。耦合元件用以将来自该第一光源的第一光线以及来自第二光源的第二光线耦合至轴向上。

于本发明的部分实施方式中，光源组件包含宽带谱光源，其中宽带谱光源所发出的光线频谱涵盖第一波段以及第二波段。

于本发明的部分实施方式中，三维打印装置的成像系统更包含图样决定元件以及透镜组件。图样决定元件用以提供来自光源组件的第一光线一第一图样且提供来自光源组件的第二光线一第二图样。透镜组件包含第一透镜群与第二透镜群，其中第一透镜群用以使第一图样成像于第一平面，第二透镜群用以使第二图样成像于第二平面。

于本发明的部分实施方式中，第一透镜群与该第二透镜群的透镜光学能力不同。

于本发明的部分实施方式中，图样决定元件的数量为二，图样决定元件分别用以提供来自光源组件的第一光线第一图样且提供来自光源组件的第二光线第二图样。

于本发明的部分实施方式中，光线引导组件更包含第一反射镜以及第二反射镜。第一反射镜用以将来自分光元件的第一光线反射至第一平面。第二反射镜用以将来自分光元件的第二光线反射至第二平面。

于本发明的部分实施方式中，该光源组件与该图样决定元件共同构成一显示面板。

于本发明的部分实施方式中，光源组件沿轴向发出具有第三波段的第三光线，其中第三波段不同于第一波段以及第二波段，图样决定元件提供来自光源组件的第三光线一第三图样，分光元件将来自图样决定元件的第三光线导向不同于第一光线与第二光线的方向，其中第三光线输送至第三平面上。

于本发明的部分实施方式中，光源组件包含第一光源、第二光源、第三光源以及耦合元件。第一光源用以发出第一光线。第二光源用以发出第二光线。第三光源用以发出第三光线。耦合元件用以将来自第一光源的第一光线、来自第二光源的第二光线以及来自第三光源的第三光线耦合至轴向上。

于本发明的部分实施方式中，耦合元件为一合光棱镜(X-cube prism)。

本发明的另一形式提供一种三维打印装置，包含前述的成像系统、第一成型槽、第二成型槽、第一移动平台以及第二移动平台。第一成型槽用以盛装第一成型材料，使第一成型材料至少部份设置于第一平面，其中第一成型材料适用于吸收第一光线而固化。第二成型槽用以盛装第二成型材料，使第二成型材料至少部份设置于第二平面，其中第二成型材料适用于吸收第二光线而固化。第一移动平台用以移入或移出第一成型槽。第二移动平台用以移入或移出第二成型槽。

于本发明的部分实施方式中，成像系统位于第一成型槽水平面以及第二成型槽水平面的下方或上方。

附图说明

图1A为本发明的一实施方式的三维打印装置的立体示意图。

图1B为图1A的三维打印装置的一部份的侧视图。

图1C为本发明的一实施方式的三维打印装置的操作信号图。

图2为本发明的另一实施方式的三维打印装置的立体示意图。

图3为本发明的再一实施方式的三维打印装置的侧视图。

图4为本发明的又一实施方式的三维打印装置的立体示意图。

图5为本发明的另一实施方式的三维打印装置的立体示意图。

图6为本发明的再一实施方式的三维打印装置的成像系统的俯视示意图。

图7为本发明的另一实施方式的三维打印装置的侧视图。

其中，附图标记说明如下：

100：三维打印装置

110：成像系统

112：光源组件

112a：第一光源

112b：第二光源

112c：第三光源

112d：耦合元件

112e：宽带谱光源

112f：色轮

113：图样决定元件

114：分光元件

114a：分光元件

114b：分光元件

115：透镜组件

115a：第一透镜群

115b：第二透镜群

115c：第三透镜群

115d：共享入射透镜群

116：光线引导组件

116a：第一反射镜

116b：第二反射镜

116c：第三反射镜

117：分光棱镜

120：第一成型槽

130：第二成型槽

140：第三成型槽

150：第一移动平台

160：第二移动平台

170：第三移动平台

BF1：带通滤光片

BF2：带通滤光片

P1：第一平面

P2：第二平面

P3：第三平面

PA1：第一图样

PA2：第二图样

PA3：第三图样

M1：第一成型材料

M2：第二成型材料

M3：第三成型材料

D1：显示面板

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式为之。

图1A为本发明的一实施方式的三维打印装置100的立体示意图。三维打印装置100包含成像系统110、第一成型槽120、第二成型槽130、第三成型槽140、第一移动平台150、第二移动平台160以及第三移动平台170。本实施方式中，成像系统110提供三种不同波段但带有图样信息的光线，成像系统110将这些不同波段的光线分别输送至第一成型槽120、第二成型槽130以及第三成型槽140，并通过第一移动平台150、第二移动平台160以及第三移动平台170的移动，藉以同时或在微小的时间差(例如2秒)内完成三个物件的三维打印。

应了解到，本发明的多个实施方式中，虽然成像系统110提供三种不同波段的光线且配置了三组对应的光学元件，但不应以此数量为限。于部分实施方式中，成像系统110亦可仅提供两种不同波段的光线，并配置两组对应的光学元件。

详细而言，成像系统110包含光源组件112、图样决定元件113、分光元件114、透镜组件115以及光线引导组件116。光源组件112用以沿轴向AX发出具有第一波段的第一光线、具有第二波段的第二光线以及具有第三波段的第三光线，其中第一波段、第二波段以及第三波段不同。于此，光源组件112可以同时发出第一光线、第二光线以及第三光线，或者，光源组件112可以依时序发出第一光线、第二光线以及第三光线。

于本实施方式中，光源组件112包含第一光源112a、第二光源112b、第三光源112c以及耦合元件112d。第一光源112a用以发出第一光线。第二光源112b用以发出第二光线。第三光源112c用以发出第三光线。举例而言，第一光源112a、第二光源112b以及第三光源112c可以是具有不同发光波长的紫外光源，例如，第一波长的范围为大约400纳米至大约420纳米，第二波长的范围为大约460纳米至大约480纳米，第三波长的范围为大约355纳米至大约375纳米。于部分实施方式中，第一光源112a的第一波长为大约405纳米，第二光源112b的第二波长为大约470纳米，第三光源112c的第三波长为大约365纳米。应了解到，光源波长的选择与各个成型槽中的材料(例如光起始剂)有关，不应以在此所列举而限制本发明的范围。

耦合元件112d用以将来自第一光源112a的第一光线、来自第二光源112b的第二光线以及来自第三光源112c的第三光线耦合至轴向AX上。于本实施方式中，耦合元件112d可以是合光滤镜组(X-plate)，其上包含两种带通滤光片BF1、BF2。举例而言，带通滤光片BF1适用于反射第一光线，而使第二光线与第三光线穿透，带通滤光片BF2适用于反射第三光线，而使第一光线与第二光线穿透。当然，本发明的范围不限于此，耦合元件112d可以是亦合光棱镜(X-cube prism)或其它适当具有耦合光线能力的元件。或者，于部分实施方式中，光源组件112亦可以是其它种适用于发出多个波段的光源配置而可以不设置耦合元件112d。

图样决定元件113可以依时序产生多个不同的图案。举例而言，图样决定元件113可以是数字微型反射镜元件(Digital Micromirror Device；DMD)。数字微型反射镜元件是一个由许多微小的反射镜片组成的距阵，每个镜片代表了一个像素。每个镜片都有独立的驱动，通过控制元件可以将每一个微镜分别设置在开或关的状态，决定是否要将光射入预定位置中。

如此一来，通过此数字微型反射镜元件，图样决定元件113可以提供来自光源组件112的第一光线一第一图样，提供来自光源组件112的第二光线一第二图样，并提供来自光源组件112的第三光线一第三图样，并将带有第一图样、第二图样以及第三图样的第一光线、第二光线以及第三光线反射至透镜组件115以及分光元件114。当然，本发明的范围不限于此，图样决定元件113亦可以是其它种适用于提供图样的元件，例如空间光调制器(spatial light modulator)等。

透镜组件115包含第一透镜群115a、第二透镜群115b、第三透镜群115c以及共享入射透镜群115d。具体而言，第一光线、第二光线以及第三光线经过共享入射透镜群115d而进入分光元件114，分光元件114将第一光线、第二光线与第三光线分别导向不同方向(例如图中的－X方向、+Y方向与+X方向)，而分别传送至第一透镜群115a、第二透镜群115b以及第三透镜群115c。第一透镜群115a用以使第一图样成像于第一平面P1，第二透镜群115b用以使第二图样成像于第二平面P2，第三透镜群115c用以使第三图样成像于第三平面P3上。

本实施方式中，分光元件114配置用以分出等同于成型槽数量的光线。分光元件114可以是三色分光镜，其反射第一光线(例如大约470纳米的光线)与第三光线(例如大约405纳米的光线)至两个不同的方向，并使第二光线(例如大约365纳米的光线)穿过。当然不应以此限制本发明的范围，亦可以配置多个分光棱镜而达到分光的目的。

于本发明的部分实施方式中，共享入射透镜群115d分别与第一透镜群115a、第二透镜群115b以及第三透镜群115c搭配，而使第一图样、第二图样以及第三图样顺利成像。于此，各个透镜群包含多个透镜，图中所绘仅为简例，不应以图中所绘的配置而限制本发明的范围。于本实施方式中，第一透镜群115a、第二透镜群115b以及第三透镜群115c的透镜光学能力可以相同。或者，与其它实施方式中，随着待制作物件的精细度不同，第一透镜群115a、第二透镜群115b以及第三透镜群115c的透镜光学能力可以不同。于本实施方式中，第一透镜群115a、第二透镜群115b以及第三透镜群115c可以将图样决定元件113所提供第一图样、第二图样以及第三图样分别以不同比例放大至各个第一平面P1、第二平面P2以及第三平面P3，这些在各个第一平面P1、第二平面P2以及第三平面P3上的成像图样的画素尺寸即可视为精细度。举例而言，此精细度可为大约50微米至大约100微米。第一图样、第二图样以及第三图样分别具有对应的成像图样。由于第一图样、第二图样以及第三图样的分辨率大致一样，因此，于本实施方式中，精细度主要随着第一透镜群115a、第二透镜群115b以及第三透镜群115c的光学特性(例如透镜光学能力)而变化。

光线引导组件116用以引导来自分光元件114的第一光线、第二光线以及第三光线，使第一光线、第二光线以及第三光线输送至第一平面P1、第二平面P2以及第三平面P3上，其中第一平面P1、第二平面P2以及第三平面P3大致平行。于此，第一平面P1、第二平面P2以及第三平面P3实质上可视为第一移动平台150、第二移动平台160以及第三移动平台170所在的成型板的底面。

于本发明的部分实施方式中，光线引导组件116更包含第一反射镜116a、第二反射镜116b以及第三反射镜116c。第一反射镜116a用以将来自分光元件114的第一光线反射至第一平面P1。第二反射镜116b用以将来自分光元件114的第二光线反射至第二平面P2。第三反射镜116c用以将来自分光元件114的第三光线反射至第三平面P3。应了解到，光线引导组件116亦可采用其它适用于引导光线的光学元件，例如棱镜等，并不应以反射镜为限。

虽然在此配置光线引导组件116引导了三种光线的路径，但不应以此限制本发明的范围。于其它实施方式中，分光元件114可以直接将第一光线分出输送至第一平面P1，光线引导组件116可能仅需要引导第二光线以及第三光线至第二平面P2以及第三平面P3。

如此一来，成像系统110可以三种不同波段的光线分别在第一平面P1、第二平面P2以及第三平面P3上成像。

于本发明的部分实施方式中，第一成型槽120用以盛装第一成型材料M1，使第一成型材料M1至少部份设置于第一平面P1，其中第一成型材料M1适用于吸收第一光线而固化。第二成型槽130用以盛装第二成型材料M2，使第二成型材料M2至少部份设置于第二平面P2，其中第二成型材料M2适用于吸收第二光线而固化。第三成型槽140用以盛装第三成型材料M3，使第三成型材料M3至少部份设置于第三平面P3，其中第三成型材料M3适用于吸收第三光线而固化。举例而言，当第一波长、第二波长以及第三波长分别为大约470、405、365纳米时，第一成型材料M1可以是对470纳米的光线敏感的光固化材料，第二成型材料M2可以是对405纳米的光线敏感的光固化材料，第三成型材料M3可以是对365纳米的光线敏感的光固化材料。

三维打印的机制可参考第1B图，第1B图为第1A图的三维打印装置100的一部份的侧视图。第1B图中仅绘示部分的成像系统110、第二成型槽130以及第二移动平台160，以简略地说明本实施方式所提供的三种带有图样信息的光线的其中一种的操作方式，以及该种光线对应的三维打印过程。由第1B图所示，可以推知另二种带有图样信息的光线的操作方式以及其对应的三维打印过程。

同时参照第1A图与第1B图，成像系统110对第二成型槽130提供带有第二图样的第二光线，第二成型材料M2受到第二光线的照射，而在邻近第二平面P2处以第二图样固化形成一第二切层。于此，第二移动平台160用以提供第二切层附着的平面(即第二平面P2)。第二移动平台160用以向上地移出第二成型槽130，接着，通过第二移动平台160的向上移动，使在第二平面P2已固化的第二成型材料M2切层离开第二平面P2，尚未固化的第一成型材料M2将流动至第二平面P2之下，接收带有另一第二图样的第二光线后，固化形成另一切层。重复这些步骤，可以形成多个连续的第二切层，这些连续的第二切层的总和可形成第二立体物件。

同样地，再回到第1A图，第一成型材料M1受到第一光线的照射，而在邻近第一平面P1处以第一图样固化形成一第一切层。于此，第一移动平台150用以提供第一切层附着的平面。第一移动平台150向上地移出第一成型槽120，而可以形成多个连续的第一切层，这些连续的第一切层的总和形成第一立体物件。

同样地，第三成型材料M3受到第三光线的照射，而在邻近第三平面P3处以第三图样固化形成一第三切层。于此，第三移动平台170用以提供第三切层附着的平面。第三移动平台170用以向上地移出第三成型槽140，而可以形成多个连续的第三切层，这些连续的第三切层的总和形成第三立体物件。

据此，本发明的多个实施方式中，成像系统110可以同时或时序性地使三种不同波段的光线分别在第一平面P1、第二平面P2以及第三平面P3上成像，如此一来，可使第一成型材料M1、第二成型材料M2、第三成型材料M3可以在相同或几乎相同地时间内完成第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件。

于本发明的多个实施方式中，第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件的大小随着第一透镜群115a、第二透镜群115b以及第三透镜群115c的透镜光学能力(与精细度相关)以及图样决定元件113提供各个图样的尺寸而有所不同。于本发明的多个实施方式中，由于是以同一图样决定元件113提供各个图样，各个图样的尺寸可以视为其画素数量与图样决定元件113的画素尺寸的乘积，即画素数量可决定各个图样的尺寸。于部分实施方式中，精细度(成像图样的画素尺寸)与画素数量的乘积即为物件切层的尺寸。具体而言，精细度(成像图样的画素尺寸)与物件尺寸成反比，图样决定元件113所提供各个图样的尺寸与物件的尺寸成正比。举例而言，若第一透镜群115a、第二透镜群115b以及第三透镜群115c的焦距依序增大，则第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件的精细度依序降低，尺寸可依序变大。

一般情况下，为了最大限度地利用图样决定元件113，各个第一图样、第二图样以及第三图样的尺寸(画素数量)皆为图样决定元件113的可操作的最大尺寸，而实质上相同。各个透镜群可以通过机械式或电动式调焦，而达到调整精细度的目的。此时，随着各个透镜群设计的精细度(成像图样的各个画素尺寸)差异，可以得到不同尺寸的第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件。具体而言，精细度愈高者，物件的尺寸愈小。

在部分情况下，可以事先决定好各个透镜群的光学特性而设计好对应的精细度(成像图样的各个画素尺寸)，通过仅选择性使用图样决定元件113的部分区块，设计不同尺寸的第一图样、第二图样以及第三图样，以得到预期尺寸的第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件。

于部分实施方式中，精细度(成像图样的各个画素尺寸)与图样决定元件113提供的尺寸皆是可调整的。藉由适当设计两者，可得到适当尺寸的第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件。

于本发明的多个实施方式中，第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件的外观则随着第一图样、第二图样以及第三图样而有所不同。于一实施方式中，当光源组件112同时产生第一光线、第二光线以及第三光线时，图样决定元件113针对此三种光线所提供的第一图样、第二图样以及第三图样事实上为同一图案，而可产升外观相同的第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件。于另一实施方式中，当光源组件112时序性地产生第一光线、第二光线以及第三光线时，图样决定元件113针对此三种光线所提供的第一图样、第二图样以及第三图样可以相同，而可产升外观相同的第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件。于再一实施方式中，当光源组件112时序性地产生第一光线、第二光线以及第三光线时，图样决定元件113针对此三种光线所提供的第一图样、第二图样以及第三图样可以不同，而可产升外观不同的第一立体物件、第二立体物件以及第三立体物件。

以下以第1C图说明时序性地产生三种图样不同的光线的实施方式。

第1C图为本发明的一实施方式的三维打印装置100的操作信号图。同时参照第1A图与第1C图，于本实施方式中，三维打印装置100可以在大约相同的时间内，制作不同的物件。光源组件112可以分时地提供第一光线、第二光线以及第三光线，例如光源组件112以第一光源112a在时序T1、T1’下提供第一光线，以第二光源112b在时序T2、T2’下提供第二光线，以第三光源112c在时序T3、T3’下提供第三光线。时序T1、T2、T3表示某一梯次的不同时序，以时序T1’、T2’、T3’表示下一梯次的不同时序。应了解到，本发明的多个实施方式中，有许多操作方式能时序性地提供不同的光线，并不以时序性地开关第一光源112a、第二光源112b或第三光源112c为限。

图样决定元件113时序地提供不同的多个图样，举例而言，图样决定元件113在时序T1、T1’提供一系列的第一图样PA1，此二种第一图样PA1属于某一第一立体物件的二个相邻的切层，在时序T2、T2’提供一系列的第二图样PA2，此二种第二图样PA2属于某一立体物件的二个相邻的切层，在时序T3、T3’提供一系列的第三图样P3，此二种第三图样PA3属于某一立体物件的二个相邻的切层。第一图样PA1、第二图样PA2与第三图样PA3不同。

于本实施方式中，分光元件114分时地将第一光线、第二光线以及第三光线分别分配至第一平面P1、第二平面P2以及第三平面P3，而使在时序T1、T1’下，第一成型材料M1于第一平面P1分别构成二个第一切层，在时序T2、T2’下，第二成型材料M2于第二平面P2分别构成二个第二切层，在时序T3、T3’下，第三成型材料M3于第三平面P3分别构成二个第三切层。

如此一来，在每一梯次中，可以构成各个立体物件的一个切层。累积多个切层后，可以在大约相同的时间内(一个时序的时间差异)，形成结构不同的第一立体物件、第二立体物件与第三立体物件。即，可以在最后一梯次的时序T1完成第一立体物件，在最后一梯次的时序T2完成第二立体物件，且在最后一梯次的时序T3完成第三立体物件。第一立体物件、第二立体物件与第三立体物件的外观不同。

图2为本发明的另一实施方式的三维打印装置100的立体示意图。本实施方式的三维打印装置100与前述第1A图的三维打印装置100相似，差别在于：本实施方式的成型槽数量为二，分光元件114适用于分出两种光线。

本实施方式中，分光元件114可以是双色分光镜(Dichroic Mirror)，其可以反射第一光线(例如蓝光)并使第二光线(例如绿光)穿透。或者，分光元件114可以是另一种双色分光镜，其反射第二光线(例如蓝光)并使第一光线(例如绿光)穿透。

本实施方式中，分光元件114适用于沿+X方向与+Y方向分光，光线引导组件116可以包含第一反射镜116a与第二反射镜116b，以使第一光线与第二光线分别传送至第一成型槽120与第二成型槽130。于其它实施方式中，分光元件114可以沿+X方向与+Z方向分光，而使第一光线沿+Z方向反射至第一平面P1，且使第二光线穿透。如此一来，光线引导组件116可以仅包含第二反射镜116b，用以将来自分光元件114的第二光线反射至第二平面P2。

本实施方式中，光源组件112可以省略第三光源的配置，而仅包含第一光源112a、第二光源112b以及耦合元件112d。耦合元件112d可以是双色分光镜。于本发明的部分实施方式中，随着第一光源112a与第二光源112b相对耦合元件112d的摆放位置不同，可以设计耦合元件112d具有不同的特性。举例而言，耦合元件112d可以反射第一光线(例如蓝光)并使第二光线(例如绿光)穿透。或者，耦合元件112d可以反射第二光线(例如绿光)并使第一光线(例如蓝光)穿透。或者，于其它实施方式中，耦合元件112d可以反射第一光线(例如蓝光)与第二光线(例如绿光)。

本实施方式的其它细节大致上如第1A图的实施方式所述，在此不再赘述。

图3为本发明的再一实施方式的三维打印装置100的侧视图。本实施方式的三维打印装置100与前述图1A的三维打印装置100相似，差别在于：本实施方式中，三维打印装置100更包含复数个分光棱镜117，图样决定元件113的数量为三个。分光棱镜117用以将来自光源组件112的光线分成三种具有不同波段的光线，各个波段的光线传送至各个图样决定元件113，而带有不同的图样信息，分光棱镜117再将带有不同的图样信息的不同波段的光线耦合在同一光路上，继而传送至透镜组件115以及分光元件114。

其后，经由分光元件114可以将这些光线分别引导至第一成型槽120(参考第1A图)、第二成型槽130以及第三成型槽140(参考图1A)。

于本实施方式中，图3中仅绘示部分的成像系统110、第二成型槽130以及第二移动平台160，以简略地说明本实施方式所提供的三种带有图样信息的光线的其中一种的操作方式，以及该种光线对应的三维打印过程。由图3撘配图1A，可以推知本发明的多个实施方式中包含多个成型槽的三维打印装置100的整体架构。

如此一来，当欲形成不同的第一物件、第二物件以及第三物件时，可以以三个图样决定元件113分别提供不同的第一图样、第二图样以及第三图样，而成像系统110可以同时提供带有第一图样的第一光线、提供带有第二图样的第二光线以及提供带有第三图样的第三光线，有鉴于这些光线带有不同的图样信息，因此可以形成外观不同的物件。而不必如第1C图中的操作方式中，藉由同一图样决定元件113时序地提供不同的第一图样、第二图样以及第三图样，并搭配时序性的光源组件112。

本实施方式的其它细节大致上如图1A的实施方式所述，在此不再赘述。

图4为本发明的又一实施方式的三维打印装置100的立体示意图。本实施方式的三维打印装置100与前述图1A的三维打印装置100相似，差别在于：本实施方式中，光源组件(参考图1A)与图样决定元件(参考图1A)共同构成一显示面板D1。以液晶显示器(LiquidCrystal Display；LCD)为例，其内的背光模块可以视为光源组件，其内的液晶层与像素阵列可以视为图样决定元件。或者，以有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode；OLED)显示器为例，其内的有机发光层可以视为光源组件，与有机发光层对应的像素阵列则可以视为图样决定元件。显示面板D1可以直接提供带有不同图样信息的各个波段的光线。

图5为本发明的另一实施方式的三维打印装置100的立体示意图。本实施方式的三维打印装置100与前述第1A图的三维打印装置100相似，差别在于：本实施方式中，光源组件112包含宽带谱光源112e，其中宽带谱光源112e所发出的光线频谱涵盖第一波段、第二波段以及第三波段。

于部分实施方式中，使光源组件112还可以选择性地包含色轮(Color Wheel)112f，以使光源组件112能时序性地提供带有不同波段的光线。色轮包含多种彩色滤光片，例如图中绘示三种滤光片，以分别对应第一光线、第二光线以及第三光线。在不设置色轮112f时，光源组件112能同时地提供带有不同波段的光线。

图6为本发明的再一实施方式的三维打印装置的成像系统110的俯视示意图。本实施方式的成像系统110与第5图的成像系统110相似，差别在于：本实施方式的成像系统110可以包含多个分光元件114a、114b，这些分光元件114a、114b彼此搭配，而能够分出三种以上波段的光线。

举例而言，分光元件114a接收来自光源组件112与图样决定元件113的光线，分光元件114a能使波长为λ_n与λ₀的光线分别反射至+Y方向与－Y方向，并使波长介于λ_n与λ₀之间的光线穿透。分光元件114b接收来自分光元件114a的光线(波长介于λ_n与λ₀之间)，分光元件114b能使波长为λ_n－1与λ₁的光线分别反射至+Y方向与－Y方向，并使波长介于λ_n－1与λ₁之间的光线穿透，例如λ_n/2。于此，波长大小依序为：λ_n>λ_n－1>λ_n/2>λ₁>λ₀。藉此，并设计对应的第一透镜群115a、第二透镜群115b、第三透镜群115c、第四透镜群115e以及第五透镜群115f，成像系统110可以与至少五种以上的成型槽与成型材料搭配。

应了解到，虽然在此仅以两组分光元件114a、114b分成五道光为例，不应以此限制本发明的范围。图中所绘的“…”表示有更多分光元件与透镜群的可能。实际应用上可以更多波长共享同一图样决定元件而制作多个立体物件。

于此，光源组件112可以是前述的任何一种配置，其能发出波长介于λ_n与λ₀之间的光线。本实施方式的其它细节大致上如图5的实施方式所述，在此不再赘述。

于以上本发明的多个实施方式中，成像系统110位于第一成型槽、第二成型槽以及第三成型槽之下，而以底部照光的形式配置三维打印装置100，第一移动平台、第二移动平台以及第三移动平台通过向上移动离开第一成型槽、第二成型槽、第三成型槽而形成多个立体物件，但不应以此限制本发明的范围。

图7为本发明的另一实施方式的三维打印装置100的侧视图。本实施方式的三维打印装置100与前述图1A的三维打印装置100相似，差别在于：本实施方式中，以顶部照光的形式配置三维打印装置100。

于本实施方式中，图7中仅绘示部分的成像系统110、第二成型槽130以及第二移动平台160，以简略地说明本实施方式所提供的三种带有图样信息的光线的其中一种的操作方式，以及该种光线对应的三维打印过程。由图7所示，可以推知另二种带有图样信息的光线的操作方式以及其对应的三维打印过程。

如同前述，三维打印装置100包含成像系统110、第一成型槽(未绘示)、第二成型槽130、第三成型槽(未绘示)、第一移动平台(未绘示)、第二移动平台160以及第三移动平台(未绘示)。本实施方式中，成像系统110提供三种不同波段但带有图样信息的光线，成像系统110将这些不同波段的光线分别输送至第一成型槽(未绘示)、第二成型槽130以及第三成型槽(未绘示)，并通过第一移动平台(未绘示)、第二移动平台160以及第三移动平台(未绘示)的移动，藉以同时或在微小的时间差(例如2秒)内完成三个物件的三维打印。

成像系统110位于第一成型槽(未绘示)、第二成型槽130以及第三成型槽(未绘示)之上。第一移动平台(未绘示)用以移入第一成型槽(未绘示)，第二移动平台160用以移入第二成型槽130，第三移动平台(未绘示)用以移入第三成型槽(未绘示)。

虽然本发明已以多种实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种三维打印装置的成像系统，包含：

一光源组件，用以沿一轴向发出具有一第一波段的一第一光线以及具有一第二波段的一第二光线，其中该第一波段不同于该第二波段；

至少一图样决定元件，用以提供来自该光源组件的该第一光线一第一图样且提供来自该光源组件的该第二光线一第二图样；

一分光元件，用以将该第一光线与该第二光线分别导向不同方向；

一光线引导组件，用以引导来自该分光元件的该第一光线与该第二光线的至少一者，使该第一光线与该第二光线分别输送至一第一平面以及一第二平面上；以及

一透镜组件，包含一第一透镜群与一第二透镜群，其中该第一透镜群用以使该第一光线的该第一图样成像于该第一平面，该第二透镜群用以使该第二光线的该第二图样成像于该第二平面。

2.如权利要求1所述的三维打印装置的成像系统，其中该第一平面与该第二平面大致平行。

3.如权利要求1所述的三维打印装置的成像系统，其中该分光元件用以将该第二光线反射至该第二平面，且使该第一光线穿透，该光线引导组件用以引导来自该分光元件的该第一光线至该第一平面。

4.如权利要求1所述的三维打印装置的成像系统，其中该光源组件包含：

一第一光源，用以发出该第一光线；

一第二光源，用以发出该第二光线；以及

一耦合元件，用以将来自该第一光源的该第一光线以及来自该第二光源的该第二光线耦合至该轴向上。

5.如权利要求1所述的三维打印装置的成像系统，其中该光源组件包含一宽带谱光源，其中该宽带谱光源所发出的光线频谱涵盖该第一波段以及该第二波段。

6.如权利要求1所述的三维打印装置的成像系统，其中该第一透镜群与该第二透镜群的透镜光学能力不同。

7.如权利要求1所述的三维打印装置的成像系统，其中该图样决定元件的数量为二，该些图样决定元件分别用以提供来自该光源组件的该第一光线该第一图样且提供来自该光源组件的该第二光线该第二图样。

8.如权利要求1所述的三维打印装置的成像系统，其中该光线引导组件包含：

一第一反射镜，用以将来自该分光元件的该第一光线反射至该第一平面；以及

一第二反射镜，用以将来自该分光元件的该第二光线反射该第二平面。

9.如权利要求1所述的三维打印装置的成像系统，其中该光源组件与该图样决定元件共同构成一显示面板。

10.如权利要求1所述的三维打印装置的成像系统，其中该光源组件沿该轴向发出具有一第三波段的一第三光线，其中该第三波段不同于该第一波段以及该第二波段，该图样决定元件提供来自该光源组件的该第三光线一第三图样，该分光元件将来自该图样决定元件的该第三光线导向不同于该第一光线与该第二光线的方向，其中该第三光线输送至于一第三平面上。

11.如权利要求10所述的三维打印装置的成像系统，其中该光源组件包含：

一第一光源，用以发出该第一光线；

一第二光源，用以发出该第二光线；

一第三光源，用以发出该第三光线；以及

一耦合元件，用以将来自该第一光源的该第一光线、来自该第二光源的该第二光线以及来自该第三光源的该第三光线耦合至该轴向上。

12.如权利要求11所述的三维打印装置的成像系统，其中该耦合元件为一合光棱镜。

13.一种三维打印装置，包含：

如权利要求1～12中任一项所述的成像系统；

一第一成型槽，用以盛装一第一成型材料，使该第一成型材料至少部份设置于该第一平面，其中该第一成型材料适用于吸收该第一光线而固化；

一第二成型槽，用以盛装一第二成型材料，使该第二成型材料至少部份设置于该第二平面，其中该第二成型材料适用于吸收该第二光线而固化；

一第一移动平台，用以移入或移出该第一成型槽；以及

一第二移动平台，用以移入或移出该第二成型槽。

14.如权利要求13所述的三维打印装置，其中该成像系统位于该第一成型槽水平面以及该第二成型槽水平面的下方或上方。