CN108604079A - 动态全息打印装置 - Google Patents

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Abstract

打印装置(106)包括激光源(110)和LCOS‑SLM(硅基液晶空间光调制器，112)。打印装置产生激光控制信号和LCOS‑SLM控制信号。激光源基于激光控制信号产生多个入射激光束。LCOS‑SLM接收多个入射激光束，基于LCOS‑SLM控制信号调制多个入射激光束，并产生多个全息波前(214,216)。每个全息波前形成至少一个焦点。打印装置在多个全息波前的焦点的干涉点处固化目标材料(206)的表面层。目标材料的固化表面层形成二维打印内容。

Description

动态全息打印装置
技术领域
本公开涉及一种装置和方法。更具体地，本公开涉及打印机和打印方法。更具体地，本公开涉及使用全息投影的全息打印机和打印方法。一些实施例涉及用于加热目标表面的全息投影仪和使用全息投影加热目标表面的方法。一些实施例涉及用于固化目标表面的全息投影仪和使用全息投影来固化目标表面的方法。
背景技术
3D打印是指用于合成三维对象的各种过程。在3D打印中，在计算机控制下形成连续的材料层以创建三维物理对象。这些对象可以是几乎任何形状或几何形状，并且可以从3D模型或其他电子数据源生成。遗憾的是，3D打印可能需要很长时间，因为一次只能打印一层，并且机械扫描会带来打印错误的风险，包括错位和精度不佳。
本文描述了使用全息投影系统加热——或甚至固化——目标表面的装置，方法和系统。
从对象散射的光包含幅度和相位信息。例如，可以通过公知的干涉技术在光敏板上捕获该幅度和相位信息，以形成包括干涉条纹的全息记录或“全息图”。可以通过用合适的光照射来重构全息图，以形成代表原始对象的二维或三维全息重构或重放图像。
计算机生成的全息术可以数字地模拟干涉过程。计算机生成的全息图“CGH”可以通过基于诸如菲涅耳或傅立叶变换的数学变换的技术来计算。这些类型的全息图可以被称为菲涅耳或傅立叶全息图。傅里叶全息图可以被认为是对象的傅立叶域表示或对象的频域表示。例如，CGH也可以通过相干光束跟踪或点云技术来计算。
可以在空间光调制器“SLM”上编码CGH，其被布置成调制入射光的幅度和/或相位。例如，可以使用电寻址的液晶，光寻址的液晶或微反射镜来实现光调制。
SLM可以包括多个可独立寻址的像素，其也可以被称为单元或元件。光调制方案可以是二进制，多级或连续的。可选地，该装置可以是连续的(即不包括像素)，因此光调制在该装置上可是连续的。SLM可以是反射性的意味着调制光在反射中从SLM输出。SLM同样可以是透射的，意味着从SLM输出的调制光是透射的。
附图说明
为了容易地识别对任何具体元件或动作的讨论，附图标记中的最有效数字指的是首先引入该元件的图号。
图1是示出根据一个示例实施例的动态全息打印装置的示例的框图。
图2是示出根据一个示例实施例的动态全息打印装置的另一示例的框图。
图3是示出根据另一示例实施例的动态全息打印装置的示例的框图。
图4是示出根据一个示例实施例的使用动态全息打印装置的打印操作的示例的框图。
图5是示出LCOS-SLM(硅基液晶空间光调制器)的示例的横截面的视图。
图6是示出根据示例实施例的动态全息打印装置的一个示例操作的流程图。
图7是示出根据示例实施例的动态全息打印装置的另一示例操作的流程图。
图8是示出根据示例实施例的动态全息打印装置的另一示例操作的流程图。
图9是示出根据示例实施例的动态全息打印装置的另一示例操作的流程图。
图10是示出根据一些示例实施例的机器的部件的框图，该部件能够从机器可读介质读取指令并执行本文所讨论的任何一种或多种方法。
发明内容
示例性方法和系统涉及动态全息打印装置。示例仅代表可能的变化。除非另有明确说明，否则结构(例如，结构部件，例如模块)是可选的并且可以组合或细分，并且操作(例如，在过程，算法或其他功能中)可以按顺序变化或者组合或细分。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对示例实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实现本主题。
可以生成和操纵动态全息波前，使得可以精确地并且在二维和三维空间区域上控制激光的相长干涉和相消干涉。利用足够的能量，这些相长干涉点和相消干涉点具有足够的能量来产生热量。可以在激光波前使用相长干涉和相消干涉来控制热量的位置和强度，以在二维空间或三维空间中聚焦并精确地设置调制光(例如，单个光束)的路径，从而使用已知的激光固化技术打印二维或三维对象。例如，激光和全息波前技术可以用在如下所述的打印机中。
打印机设备使用通过全息空间光调制器(例如LCOS-SLM(硅基液晶空间光调制器)系统)衍射(并且可选地，反射)的激光。LCOS-SLM(硅基液晶空间光调制器)用于调制激光的相位或幅度，以产生全息波前(即，重建——例如在表面上——以形成全息重构或全息图像的波前)。以以下这样的方式控制调制光的相位：可以产生全息波前，可选地，形成多个焦点或仅形成单个焦点。可以以形成具有任何配置的全息图像的方式控制调制光的相位。也就是说，LCOS-SLM根据LCOS-SLM控制信号重新分配接收光能。如从本公开可以理解的，接收光能可以聚焦到例如至少一个焦点。来自多个全息波前的相长干涉和相消干涉发生在焦点处，使得来自激光的能量集中。集中的能量加热或固化目标材料(例如，热敏纸)的表面层处的材料。因为焦点是通过波形重构产生的，所以可以通过调制激光的相位和/或幅度非常精确地控制焦点的图案和位置，来产生复杂的图案和形状。在一些实施例中，SLM是LCOS-SLM。因此，LCOS-SLM允许用户操纵全息场改变干涉图案的位置。
在一些实施例中，装置可以包括硬件处理器；激光源，被配置为基于激光控制信号产生一组入射激光束；和/或LCOS-SLM，其被配置为接收该组入射激光束，以基于LCOS-SLM控制信号调制该组入射激光束，从而产生一组全息波前，每个全息波前形成至少一个对应的焦点，并且在该组全息波前的焦点的干涉点处固化目标材料的表面层。
提供了一种装置，包括：硬件处理器，包括：动态全息打印应用程序，其被配置为基于二维内容生成激光控制信号和LCOS-SLM(硅基液晶空间光调制器)控制信号；激光源，其被配置为基于激光控制信号产生多个入射激光束；和LCOS-SLM，其被配置成接收多个入射激光束，以基于LCOS-SLM控制信号调制该多个入射激光束，由调制后的多个入射激光束产生多个全息波前，每个全息波前具有相应的焦点，并且在多个全息波前的焦点的干涉点处固化目标材料的表面层，目标材料的固化表面层形成二维打印内容。
在一些实施例中，硬件处理器可以包括动态全息打印应用程序，其被配置为生成激光控制信号和LCOS-SLM(硅基液晶空间光调制器)控制信号。目标材料的固化表面层形成二维打印内容。
在一些实施例中，该装置还可包括耦合到激光源的激光源控制器，该激光源控制器被配置成接收激光控制信号并响应于激光控制信号和/或耦合到LCOS-SLM的LCOS-SLM控制器控制激光源。LCOS-SLM控制器接收LCOS-SLM控制信号并响应LCOS-SLM控制信号控制LCOS-SLM。
在一些实施例中，LCOS-SLM被配置为将激光聚焦到至少一个焦点。如果功率密度足够高，则固化可以在至少一个焦点处发生。也就是说，在这些实施例中，不需要多个焦点的干涉来实现固化所需的功率密度。
在一些实施例中，LCOS-SLM被配置为接收第一激光和第二激光。在一些实施例中，第一激光在SLM的第一多个像素上被接收，且第二激光在SLM的第二多个像素上被接收。在一些实施例中，第一激光和第二激光同时或基本上同时被接收。第一多个像素被配置为将第一激光聚焦到至少一个第一焦点。第二多个像素被配置为将第二激光聚焦到至少一个第二焦点。在一些实施例中，至少一个第一焦点和至少一个第二焦点基本上重合。在这些实施例中，在焦点处发生相长干涉，并且如果功率密度足够高，则将发生目标表面的固化。可以理解的是，SLM的像素可以被划分为任意数量的子集，每个子集被布置成接收相应的激光并将相应的激光聚焦到至少一个焦点。在其他实施例中，可以使用多个SLM将相应的多个激光束指向公共焦点或焦点以固化目标表面。
在一些实施例中，第一激光和第二激光在时间上是分开的。例如，第一激光可以对应于来自激光源的第一光脉冲，并且第二激光可以对应于来自激光源的第二光脉冲。
在一些实施例中，动态全息打印应用程序被配置为：确定与LCOS-SLM相邻的目标材料的表面层上的二维打印内容相对应的一组预定义空间位置；并产生LCOS-SLM控制信号和激光控制信号，从而调整调制的入射激光束组的焦点位置，以与所述组预定义的空间位置对应，LCOS-SLM在基于所述组预定义的空间位置形成的干涉点处固化目标材料的表面层。
在一些实施例中，动态全息打印应用程序被配置为：确定与LCOS-SLM相邻的目标材料的表面层上的二维打印内容的第一部分对应的第一组预定义的空间位置；并基于第一组预定义的空间位置调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号。
在一些实施例中，动态全息打印应用程序被配置为：基于第一组预定义空间位置形成该组调制激光束的第二组焦点，在目标材料的表面层上基于第二组焦点的干涉点处固化目标材料的表面层。
在一些实施例中，动态全息打印应用程序被配置为：确定与目标材料的表面层上的二维打印内容的第二部分相对应的第二组预定义的空间位置；基于第二组预定义的空间位置调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号；基于第二组预定义的空间位置形成该组调制激光束的第三组焦点；将基于第二组焦点的干涉点的位置改变为基于第三组焦点的干涉点。
在一些实施例中，动态全息打印应用程序被配置为：接收与二维图像对应的打印数据；基于打印数据计算目标材料的表面上的位置；确定与基于打印数据的目标材料的表面上的位置相对应的第二组焦点；并且基于第二组焦点调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，在基于第二组焦点的干涉点处固化目标材料的表面。
在一些实施例中，动态全息打印应用程序被配置为：接收与二维图像对应的打印数据；基于打印数据计算沿目标材料表面上的第一轴线的干涉点的位置；计算与沿第一轴线的干涉点位置对应的焦点位置；生成激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，以基于沿第一轴线的焦点的位置形成全息波前；用全息波前对沿第一轴线的干涉点的位置处的目标材料进行加热；调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，使干涉点沿垂直于第一轴线的第二轴线在目标材料表面的平面内移动；以及利用全息波前对沿着第二轴线在干涉点的位置处的目标材料进行加热。
在一些实施例中，LCOS-SLM被配置为调制该组激光束的至少相位或幅度，以在焦点处产生一组全息波前。
在一些实施例中，这样的设备可以进一步包括：MEMS装置，其被配置为从激光源接收该组入射激光束；和/或MEMS控制器，其被配置为生成至MEMS装置的MEMS控制信号，MEMS装置基于MEMS控制信号在LCOS-SLM上的一组位置处反射该组入射激光束，LCOS-SLM被配置为在该组位置处接收该组入射激光束，以调制在该位置处的该组入射激光束，以及从该组位置处的调制的该组入射激光束生成第二组全息波前。
在一些实施例中，每个全息波前形成至少一个焦点。该装置被配置为在第二组全息波前的焦点的干涉点处加热并甚至固化目标材料的表面。经调制的激光束可包括至少空间仅相位调制光和空间仅振幅调制光的组合。
在一些实施例中，LCOS-SLM是反射装置。也就是说，LCOS-SLM输出反射的空间调制光。然而，本公开同样适用于透射LCOS-SLM。
术语“全息图”用于表示包含关于对象的幅度和/或相位信息的记录。术语“全息重构”用于指通过照射全息图形成的对象的光学重构。术语“重放场(replay field)”用于指代形成全息重构的空间中的平面。术语“图像”和“图像区域”是指由形成全息重构的光照射的重放场的区域。
这里引用与由空间光调制器形成的空间调制光的波前相关的“全息波前”。波前被描述为全息的，因为它在重放场中引起全息重构。在一些实施例中，全息波前通过重放场处的干涉引起全息重构。在一些实施例中，空间光调制器将空间变化的相位延迟应用于波前。因此，每个入射激光束产生相应的全息波前。在一些实施例中，LCOS-SLM被配置为接收多个入射激光束并输出相应的多个全息波前。
本文还引用了关于在重放场处形成全息重构的每个全息波前“形成焦点”。术语“焦点”是指重放场中存在光能集中。例如，每个全息波前可以将光聚集到重放场中的多个相对小的区域中。因此，术语“焦点”仅反映光能集中。因此，术语“点”仅仅反映这些集中区域可以是多个并且可以相对较小以便实现高能量密度。例如，接收的激光束可以由空间光调制器集中或聚焦到重放场中的多个点。
关于SLM的操作，术语“编码”，“写入”或“寻址”用于描述向SLM的多个像素提供相应的多个控制值的过程，所述多个控制值分别确定每个像素的调制级别。可以说SLM的像素被配置为响应于接收到多个控制值而“显示”光调制分布。
本文以其最广泛的含义使用术语“光”。一些实施方案同样适用于可见光，红外光和紫外光，以及它们的任何组合。
一些实施例仅以示例的方式描述了1D和2D全息重构。在其他实施例中，全息重构是3D全息重构。也就是说，在一些实施例中，每个计算机生成的全息图形成3D全息重构。
一些实施例仅通过示例的方式涉及激光器，并且本申请同样适用于具有足够的光能来如上所述加热和固化目标材料的任何光源-例如，3D打印前体材料(precursormaterial)。
具体实施方式
已经发现，可以从仅包含与原始对象相关的相位信息的“全息图”形成可接受质量的全息重构。这种全息记录可以称为仅相位全息图。一些实施例涉及仅相位全息术，作为示例。也就是说，在一些实施例中，空间光调制器对入射光仅应用相位延迟分布。在一些实施例中，由每个像素施加的相位延迟是多级的。也就是说，每个像素可以设置在离散数量的相位级中的一个处。可以从更大的一组相位级组或“调色板”中选择离散数量的相位级。
在一些实施例中，计算机生成的全息图是用于重构的对象的傅立叶变换。在这些实施例中，可以说全息图是对象的傅里叶域或频域表示。一些实施例使用反射SLM来显示仅相位傅里叶全息图并在重放场产生全息重构，例如，诸如屏幕或扩散器的光接收表面。
例如激光器或激光二极管等的光源被设置成通过准直透镜照射SLM140。准直透镜使得光的大致平面的波前入射到SLM上。波前的方向是偏离法线的(例如，从与透明层的平面完全垂直的方向偏离两或三度)。在其他实施例中，例如，使用分束器以法线入射提供大致平面的波前。在实施例中，该布置使得来自光源的光从SLM的镜像后表面反射，并与相位调制层相互作用以形成出射波前。出射波前应用于包括傅里叶变换透镜的光学器件，其焦点在屏幕上。
傅立叶变换透镜接收来自SLM的相位调制光束并执行频率——空间变换以在屏幕处产生全息重构。
光穿过SLM的相位调制层(即相位调制元件阵列)入射。离开相位调制层的调制光分布在重放场。值得注意的是，在这种类型的全息术中，全息图的每个像素有助于整个重构。也就是说，重放场上的特定点与特定的相位调制元件之间不存在一对一的相关性。
在这些实施例中，全息重构在空间中的位置由傅立叶变换透镜的屈光度(聚焦)能力确定。在一些实施例中，傅立叶变换透镜是物理透镜。也就是说，傅立叶变换透镜是光学傅立叶变换透镜，并且傅立叶变换被光学地执行。任何透镜都可以作为傅里叶变换透镜，但透镜的性能将限制其执行的傅里叶变换的精确度。技术人员理解如何使用透镜来执行光学傅里叶变换。然而，在其他实施例中，通过在全息数据中包括透镜数据来计算地执行傅里叶变换。也就是说，全息图包括代表透镜的数据以及表示图像的数据。在计算机生成的全息图领域中已知如何计算代表透镜的全息数据。代表透镜的全息数据可以称为软件透镜。例如，可以通过计算由于其折射率和空间变化的光程长度而由透镜的每个点引起的相位延迟来形成仅相位全息透镜。例如，凸透镜中心的光程长度大于透镜边缘的光程长度。仅振幅全息透镜可以由菲涅耳波带片形成。在计算机生成的全息图领域中还已知如何将代表透镜的全息数据与代表对象的全息数据组合，使得可以在不需要实体傅立叶透镜的情况下执行傅里叶变换。在一些实施例中，通过简单的矢量加法将透镜数据与全息数据组合。在一些实施例中，实体透镜与软件透镜结合使用以执行傅里叶变换。可选地，在其他实施例中，完全省略傅里叶变换透镜，使得全息重构发生在远场中。在进一步的实施例中，全息图可以包括光栅数据——即，被布置为执行光栅功能的数据，该光栅功能例如光束控制。另外，在计算机生成的全息图领域中已知如何计算这样的全息数据并将其与代表该对象的全息数据相结合。例如，可以通过对由闪耀式光栅的表面上的每个点引起的相位延迟进行建模来形成仅相位全息光栅。仅振幅全息光栅可以简单地叠加在代表对象的仅振幅全息图上，以提供仅振幅全息图的角度控制。
在一些实施例中，全息图仅是软件透镜。也就是说，软件透镜不与诸如代表对象的全息数据的其他全息数据组合。在一些实施例中，全息图包括软件透镜和软件光栅，其被布置成确定由软件透镜聚焦的光的空间位置。可以理解，全息图可以产生任何需要的光场。在一些实施例中，多个全息形成的光场受到干涉——例如，受到相长干涉——以加热和固化。因此应该理解，因为空间光调制器可以用不同的全息图动态地重新配置，所以加热/固化区域处于软件控制之下。因此，提供了一种用于控制地加热/固化目标区域(例如打印前体材料)的全息系统。
可以以多种方式计算期望的2D图像的傅立叶全息图，包括使用诸如Gerchberg-Saxton算法等的算法。Gerchberg-Saxton算法可用于从空间域(例如2D图像)中的幅度信息导出傅里叶域中的相位信息。也就是说，可以从空间域中的仅强度或幅度的信息“获取”与对象相关的相位信息。因此，可以计算对象的仅相位傅立叶变换。
在一些实施例中，使用Gerchberg-Saxton算法或其变型从振幅信息计算计算机生成的全息图。当分别在平面A和B中的光束IA(x，y)和IB(x，y)的强度横截面已知，且IA(x，y)和IB(x，y)由单个傅立叶变换相关联时，Gerchberg Saxton算法考虑相位获取问题。利用给定的强度横截面，分别找到平面A和B中的相位分布的近似值，ΨA(x，y)和ΨB(x，y)。Gerchberg-Saxton算法通过遵循迭代过程找到该问题的解决方案。
Gerchberg-Saxton算法迭代地应用空间和光谱约束，同时在空间域和傅立叶(光谱)域之间重复地传输代表IA(x，y)和IB(x，y)的数据集(幅度和相位)。空间和光谱约束分别是IA(x，y)和IB(x，y)。空间或光谱域的任一者中的约束被施加于数据集的幅度。通过一系列迭代获取相应的相位信息。
在一些实施方案中，使用基于Gerchberg-Saxton算法的算法计算全息图，例如英国专利2,498,170或2,501,112中所述，其全部内容通过引用并入本文作为参考。
在一些实施例中，提供了一种实时引擎，其被布置为使用该算法实时接收图像数据并计算全息图。在一些实施例中，图像数据是包括图像帧序列的视频。在其他实施例中，全息图被预先计算，存储在计算机存储器中并根据需要被调用以在SLM上显示。也就是说，在一些实施例中，提供了预定全息图的储存库。
然而，一些实施例仅作为示例涉及傅立叶全息术和Gerchberg-Saxton类型算法。本公开同样适用于通过诸如基于点云方法的其他技术计算的菲涅耳全息术和全息图。
可以使用多种不同类型的SLM中的任何一种来实现本公开。SLM可以在反射或透射中输出空间调制的光。在一些实施例中，SLM是硅基液晶LCOS-SLM，但是本公开不限于这种类型的SLM。
图1是示出根据一个示例实施例的动态全息打印装置的示例的框图。动态全息打印装置106包括激光源110，LCOS-SLM 112，全息打印控制器102，处理器114，传感器104和存储装置108。
激光源110产生激光束。激光源110将激光束导向LCOS-SLM 112。LCOS-SLM 112基于来自处理器114的信号数据调制入射激光束(例如，来自激光源110的激光)以产生反射光(例如，调制激光)。来自LCOS-SLM 112的调制激光形成全息波前。在全息波前的相长干涉点处形成热量。通过调节入射激光束的调制，入射激光束的数量，激光束的强度、尺寸和方向，可以对热量进行成形，操纵，控制。也就是说，通过控制空间光调制器上表示的一个全息图(或多个全息图)来控制加热区域的形状。在一些实施例中，空间光调制器被配置为提供至少一个仅相位透镜以将所接收的光引导到至少一个对应的焦点。在一些实施例中，空间光调制器被配置为提供至少一个仅相位透镜和至少一个对应光栅，以可控制地定位相应的聚焦光。
全息打印控制器102基于由处理器114确定的图案，生成到激光源110的激光控制信号和到LCOS-SLM 112的LCOS-SLM 112控制信号。
处理器114包括动态全息打印应用程序118以控制和操纵光。动态全息打印应用程序118确定相对于LCOS-SLM 112的表面的打印图案和位置。打印图案和到目标材料表面的距离可以是用户选择的或基于来自传感器104的数据确定的。
在一个示例实施例中，动态全息打印应用程序118确定与目标材料的二维层或表面上的期望打印图案和位置对应的预定义空间位置。动态全息打印应用程序118产生LCOS-SLM控制信号和激光控制信号，以调整经调制的多个入射激光束的焦点位置，从而对应于预定义的空间位置。LCOS-SLM 112调制激光，使得波前干涉在基于预定义的空间位置的干涉点处产生能量(例如，热量)。
在另一示例实施例中，动态全息打印应用程序118确定与LCOS-SLM112相邻的第一组预定义空间位置，并基于第一设置空间位置调节激光控制信号和LCOS-SLM控制信号。动态全息打印应用程序118基于第一组预定义空间位置确定该组调制激光束的一组焦点。LCOS-SLM 112形成高强度区域——例如能量或功率密度——在基于该组调制激光束的焦点组的干涉点处。
在另一示例实施例中，动态全息打印应用程序118确定另一组预定义空间位置，并基于该另一组预定义空间位置而调节激光控制信号和LCOS-SLM控制信号。动态全息打印应用程序118基于该另一组预定义空间位置确定调制激光束的焦点。基于另一组预定义空间位置，LCOS-SLM 112将固化位置从基于该组焦点的干涉点改变到基于调制激光束的焦点的干涉点。
在另一示例实施例中，动态全息打印应用程序118接收基于二维内容(例如，图像或文本)的空间位置和几何打印图案的标识(identification)。动态全息打印应用程序118确定对应于空间位置和几何打印图案的标识的一组焦点。动态全息打印应用程序118基于该组焦点而调节激光控制信号和LCOS-SLM控制信号。在基于该组焦点的干涉点处产生热量。
在另一示例实施例中，动态全息打印应用程序118接收用于固化的区域的空间位置和几何图案的标识，并确定对应于空间位置和几何打印图案的标识的一组干涉点。动态全息打印应用程序118基于该组干涉点确定第二组焦点，并基于第二多个焦点调节激光控制信号和LCOS-SLM控制信号。在一些实施例中，基于第二组焦点在干涉点处形成等离子体。在这些实施方案中，等离子体用于固化。
在另一示例实施例中，处理器114从存储装置108获取与传感器104检测到的实体对象相关联的内容。在一个示例实施例中，动态全息打印应用程序118确定具体实体对象(例如，球)，并生成位置和打印图案(例如，球的图片)。
传感器104包括例如温度计，红外摄像机(相机)，气压计，湿度传感器，EEG传感器，接近传感器或位置传感器(例如，近场通信，GPS，蓝牙，Wifi)，光学传感器(例如，相机)，方向传感器(例如，陀螺仪)，音频传感器(例如，麦克风)或其任何合适的组合。应注意，本文描述的传感器用于说明目的，因此传感器104不限于所描述的传感器。
存储装置108存储传感器的标识及其各自的功能。存储装置108还包括视觉参考(例如，图像，视觉识别符，图像的特征)和相应的几何形状和图案(例如，球体，光束，立方体)的数据库。
在一个实施例中，动态全息打印装置106可以通过计算机网络与服务器通信以获得视觉参考的数据库的一部分。计算机网络可以是能够在机器，数据库和设备(例如，动态全息打印装置106)之间进行通信的任何网络。因此，计算机网络可以是有线网络，无线网络(例如，移动或蜂窝网络)，或其任何合适的组合。计算机网络可以包括构成专用网络，公共网络(例如，因特网)或其任何合适组合的一个或多个部分。
可以使用硬件(例如，机器的处理器)或硬件和软件的组合来实现本文描述的任何一个或多个模块。例如，本文描述的任何模块可以配置成处理器以针对该模块执行本文描述的操作。此外，这些模块中的任何两个或更多个可以组合成单个模块，并且这里针对单个模块描述的功能可以在多个模块之间细分。此外，根据多个示例实施例，这里描述的在单个机器，数据库或设备内实现的模块可以分布在多个机器、数据库或设备上。
图2是示出根据一个示例实施例的动态全息打印装置的另一示例的框图。动态全息打印装置106包括LCOS-SLM 112，LCOS-SLM控制器202，激光源110，激光控制器204，全息打印控制器102，以及包括动态全息打印应用程序118的处理器114。
动态全息打印应用程序118]确定热(或打印)图案并计算全息波的干涉点的位置和图案以形成热图案。动态全息打印应用程序118将干涉点的位置和图案传送到全息打印控制器102。在另一示例实施例中，动态全息打印应用程序118计算干涉点的位置和图案，并根据该计算的干涉点的位置和图案产生到全息打印控制器102的激光控制信号和LCOS-SLM控制信号。
全息打印控制器102将激光控制信号发送到激光控制器204。全息打印控制器102还将LCOS-SLM控制信号发送到全息打印控制器102。激光控制器204产生并传送激光控制信号以控制激光源110的强度，波束数量，波束尺寸和波束方向。LCOS-SLM控制器202产生并传送LCOS-SLM控制信号以指示LCOS-SLM 112调制来自激光源110的激光。
图2示出了产生指向LCOS-SLM 112的第一入射激光束和第二入射激光束的激光源110。LCOS-SLM 112将第一入射激光束调制成第一组全息光场214(例如，第一全息波前)以及将第二入射激光束调制成第二全息波前第二组全息光场216(例如，第二全息波前)。第一组全息光场214和第二组全息光场216之间的相长干涉产生热量。通过调节到激光控制器204和LCOS-SLM控制器202的控制信号，可以控制和操纵热量的形状和位置。
图3是示出根据另一示例实施例的设备的示例的框图。动态全息打印装置106包括LCOS-SLM 112，LCOS-SLM控制器202，激光源110，激光控制器204，MEMS装置302，MEMS控制器304和激光控制器204。
动态全息打印应用程序118确定图案，并计算全息波的干涉点的位置和图案以形成二维热图案。动态全息打印应用程序118将干涉点的位置和图案传送到全息打印控制器102。
全息打印控制器102将激光控制信号发送到激光控制器204。全息打印控制器102还将LCOS-SLM控制信号发送到全息打印控制器102。在一个示例实施例中，全息打印控制器102发送MEMS控制信号到MEMS控制器304。
MEMS控制器304将MEMS控制信号传送到MEMS装置302以控制来自激光源110的激光束的方向。在一个示例实施例中，MEMS控制器304产生到激光源110和MEMS装置302的同步信号。同步信号使MEMS装置302能够操作和反射来自激光源110的相应的各单独光束。
MEMS装置302接收来自激光源110的一个或多个激光束并将相应的单独光束反射到LCOS-SLM 112。MEMS装置302基于来自MEMS控制器304或全息打印控制器102的同步信号反射光束，以将相应的各个光束引导到LCOS-SLM 112上的相应位置。MEMS装置302包括例如一个或多个镜子。根据从MEMS控制器304接收的同步信号来控制和调整镜子的位置和方向。
在其他实施例中，MEMS装置是第二SLM装置，其被配置为如本文所述使用例如光栅的全息图来引导激光束。
图4是示出根据一个示例实施例的使用动态全息打印装置的打印操作的示例的框图。动态全息打印应用程序118确定二维热图案并计算全息波干涉点的位置和图案以形成二维热图案。动态全息打印应用程序118将干涉点的位置和图案传送到全息打印控制器102。
图4示出了产生指向LCOS-SLM 112的第一入射激光束和第二入射激光束的激光源110。LCOS-SLM 112将第一入射激光束调制成第一组全息光场402(例如，第一全息波前)并且将第二入射激光束调制为第二组全息光场404(例如，第二全息波前)。第一组全息光场402和第二组全息光场404之间的相长/相消干涉406形成热量。通过调节到激光控制器204和LCOS-SLM控制器202的控制信号，可以控制和操纵干涉406的形状和位置。
动态全息打印装置106可以调整全息光场以在空间上移动。例如，目标206包括在干涉406处固化的可固化或可烧结材料。固化方向408表示可以调节波前，使得可以调节固化/烧结的位置以允许在多个点处固化。
图5是示出LCOS-SLM(硅基液晶空间光调制器)的示例的横截面的视图。使用单晶硅基板516形成LCOS-SLM 528。基板516包括布置在基板516的上表面上，以间隙518间隔开的方形平面铝电极512的二维阵列。电极512通过埋在基板516中的电路514连接到基板516。每个电极612形成相应的平面镜。电极512可以连接到LCOS-SLM控制器526。换言之，电极512接收来自LCOS-SLM控制器526的控制信号。
配向层510设置在二维电极阵列512的顶部，液晶层508设置在配向层510上。
第二配向层506设置在液晶层508的顶部。平面透明层502(例如由玻璃制成)设置在第二配向层506的顶部。单个透明电极504设置在平面透明层502与第二配向层506之间。
每个方形电极512与透明电极504的覆盖区域和居间液晶层508一起限定可控相位调制元件524(也称为像素)。考虑到像素之间的空间或间隙518，有效像素区域或填充因子是总像素中光学活性(optically active)的百分比。通过控制相对于透明电极504施加到每个电极512的电压，可以改变各个相位调制元件的液晶材料(在液晶层508中)的特性。相位调制元件的变化为入射光520提供可变延迟。效果是向波前提供仅相位调制(即，在得到的调制光522中不发生幅度效果)。
使用反射LCOS空间光调制器的一个优点是液晶层的厚度可以是使用透射装置时所需厚度的一半。这极大地提高了液晶的切换速度(移动视频图像的投影的关键点)。另一个优点是LCOS装置还能够在小孔径中显示仅相位元件的大的阵列。小元件(通常约10微米或更小)导致实际衍射角(几度)，使得光学系统不需要非常长的光程。
与较大液晶装置的孔径相比，更容易充分照射LCOS-SLM 528的小孔径(几平方厘米)。LCOS SLM也具有大的孔径比，像素之间的死区非常小(因为驱动它们的电路埋在镜子下面)。小孔径导致重放场中的光学噪声降低。
使用硅背板(例如，硅基板516)的另一个优点是像素是光学平坦的优点，这对于相位调制装置是重要的。
虽然实施例涉及反射LCOS SLM，但是本领域普通技术人员将认识到可以使用其他类型的SLM，包括透射SLM。
图6是示出根据示例实施例的动态全息打印装置的另一示例操作的流程图。在框604处，动态全息打印应用程序118接收预定义空间位置的标识(例如，目标材料的表面层上的期望位置)。在框606处，动态全息打印应用程序118计算与预定义空间位置对应的全息波前(将由LCOS-SLM 112生成)的干涉点的位置。在框608处，动态全息打印应用程序118计算与全息波前的干涉点的位置相对应的焦点的位置。在框610，动态全息打印应用程序118生成到激光源110的激光控制信号和到LCOS-SLM 112的LCOS-SLM控制信号，以基于焦点的位置形成全息波前。
图7是示出根据示例实施例的动态全息打印装置的另一示例操作的流程图。在框704，激光控制器204产生到激光源110的激光控制信号，以控制激光束的强度，激光束的方向和激光束的数量。在框706，LCOS-SLM控制器202产生至LCOS-SLM 112的LCOS-SLM控制信号，以控制指向LCOS-SLM 112的入射光束的调制。在框710，LCOS-SLM 112调制来自激光源110的入射激光束。在框712，LCOS-SLM 112从调制的激光束形成全息波前。在框714，在全息波前的干涉点的位置处产生热量，并且热量在相应的热位置处固化目标材料。
图8是示出根据示例实施例的动态全息打印装置的操作的另一示例的流程图。在框804，动态全息打印应用程序118接收对应于二维图像的打印数据。在框806，动态全息打印应用程序118基于打印数据计算目标材料的表面上的干涉点的位置。在框808，动态全息打印应用程序118计算与干涉点的位置对应的焦点的位置。在框810处，动态全息打印应用程序118生成到激光源110的激光控制信号和到LCOS-SLM 112的LCOS-SLM控制信号，以基于焦点形成全息波前。
图9是示出根据示例实施例的动态全息打印装置的另一示例操作的流程图。在框904处，动态全息打印应用程序118基于打印数据(例如，图片或文本)计算沿目标206的表面上的第一轴线的干涉点的位置。在框904处，动态全息打印应用程序118计算与沿第一轴线的干涉点的位置对应的焦点的位置。在框904处，动态全息打印应用程序118生成到激光源110的激光控制信号和到LCOS-SLM 112的LCOS-SLM控制信号，以基于沿第一轴线的焦点形成全息波前。在框910，动态全息打印应用程序118调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，以在目标材料表面的平面内沿着垂直于第一轴线的第二轴线移动干涉406。
因此，干涉406可以用于操纵多个场以对干涉点进行空间控制，并且能够在让光栅扫描一位置而没有移动的部件。
图10是示出根据一些示例实施例的能够从计算机可读介质1018(例如，非暂时性机器可读介质，机器可读存储介质，计算机可读存储介质或其任何合适的组合)读取指令1006并且全部或部分地执行这里所述的方法中的任一种或多种的机器1000的部件的框图。具体地，机器1000为计算机系统(例如，计算机)的示例形式中，其中可运行用于使机器1000全部或部分地执行本文所讨论的任何一种或多种方法的指令1006(例如，软件，程序，应用程序，小应用程序，应用软件，或其他可执行代码)。
在备选实施例中，机器1000作为独立设备操作或者可以通信地耦接(例如，联网)到其他机器。在联网部署中，机器1000可以在服务器——客户端网络环境中以服务器机器或客户端机器的能力操作，或者作为分布式(例如，对等)网络环境中的对等机器操作。机器1000可以是服务器计算机，客户端计算机，个人计算机(PC)，平板计算机，膝上型计算机，上网本，蜂窝电话，智能手机，机顶盒(STB)，个人数字助理(PDA)，网络设备，网络路由器，网络交换机，网桥，或能够顺序地或以其他方式执行指令1006的任何机器，其指定该机器要采取的动作。此外，虽然仅示出了单个机器，但术语“机器”还应被视为包括单独或联合执行指令1006以执行本文所讨论的任何一种或多种方法的全部或部分的任何机器集合。
机器1000包括处理器1004(例如，中央处理单元(CPU)，图形处理单元(GPU)，数字信号处理器(DSP)，专用集成电路(ASIC)，射频集成电路(RFIC)或其任何合适的组合)，主存储器1010和静态存储器1022，其被配置为经由总线1012彼此通信。处理器1004包括固态数字微电路(例如，电子，光学或者该二者)，其可由一些或所有指令1006临时或永久地配置，使得处理器1004可被配置成整体地或部分地执行这里所述的任一种或多种方法。例如，处理器1004的一组一个或多个微电路可以是可配置的，以执行本文所述的一个或多个模块(例如，软件模块)。在一些示例实施例中，处理器1004是多核CPU(例如，双核CPU，四核CPU，或128核CPU)，其中多个核中的每一个表现为能够整体或部分地执行这里所述的任一种或多种方法的单独处理器。尽管本文描述的有益效果可以由具有至少处理器1004的机器1000提供，然而如果无处理器的机器被配置为执行本文所述的一种或多种方法，则这些相同的有益效果可以由不包含处理器的不同类型的机器提供(例如，纯机械系统，纯液压系统，或混合机械液压系统)。
机器1000还可包括视频显示器1008(例如，等离子显示面板(PDP)，发光二极管(LED)显示器，液晶显示器(LCD)，投影仪，阴极射线管(CRT)，或任何能够显示图形或视频的其他的显示器)。机器1000还可以包括字母数字输入装置1014(例如，键盘或小键盘)，光标控制装置1016(例如，鼠标，触摸板，轨迹球，操纵杆，运动传感器，眼睛跟踪装置或其它指向仪)，驱动单元1002，信号生成装置1020(例如，声卡，放大器，扬声器，耳机插孔或其任何合适的组合)，以及网络接口装置1024。
驱动单元1002(例如，数据存储装置)包括计算机可读介质1018(例如，有形和非暂时性机器可读存储介质)，其上存储有体现这里所述任一种或多种方法或功能的指令1006。指令1006还可以在机器1000运行之前或期间完全或至少部分地存储在主存储器1010内、在处理器1004内(例如，在处理器的高速缓存存储器内)或在两者中。因此，主存储器1010和处理器1004可以被认为是机器可读介质(例如，有形和非暂时性机器可读介质)。指令1006可以经由网络接口设备1024在计算机网络上传送或接收。例如，网络接口设备1024可以使用任何一个或多个传输协议(例如，超文本传输协议(HTTP))来传送指令1006。
在一些示例实施例中，机器1000可以是便携式计算装置(例如，智能电话，平板电脑或可穿戴设备)，并且具有一个或多个附加输入部件(例如，传感器或仪表)。这样的输入部件的示例包括图像输入部件(例如，一个或多个相机)，音频输入部件(例如，一个或多个麦克风)，方向输入部件(例如，罗盘)，位置输入部件(例如，全球定位系统(GPS)接收器)，定向部件(例如，陀螺仪)，运动检测部件(例如，一个或多个加速度计)，高度检测部件(例如，高度计)，生物识别输入部件(例如，心率检测器或血压检测器)和气体检测部件(例如，气体传感器)。由这些输入部件中的任何一个或多个收集的输入数据可以是可访问的并且可供本文描述的任何模块使用。
如本文所使用的，术语“存储器”指的是能够临时或永久地存储数据的机器可读介质，并且可以被视为包括但不限于随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，缓冲存储器，闪存和高速缓冲存储器。虽然计算机可读介质1018在示例实施例中被示为单个介质，但是术语“机器可读介质”应当被视为包括能够存储指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”还应被视为包括能够存储指令1006以供机器1000执行的任何介质或多个介质的组合，使得指令1006在被机器1000的一个或多个处理器(例如，处理器1004)执行时使得机器1000全部或部分地执行本文所述的任何一种或多种方法。因此，“机器可读介质”指的是单个存储设备或装置，以及包括多个存储装置或设备的基于云的存储系统或存储网络。因此，术语“机器可读介质”应被视为包括但不限于一个或多个有形和非暂时数据存储库(例如，数据卷)，例如以固态存储器芯片，光盘，磁盘或其任何合适的组合的形式。这里使用的“非暂时性”机器可读介质具体地不包括传播信号本身。在一些示例实施例中，由机器1000执行的指令1006可以由载体介质传送。这种载体介质的示例包括存储介质(例如，非暂时性机器可读存储介质，诸如固态存储器，实体地从一个地方移动到另一个地方)和瞬态介质(例如，传播传送指令1006的信号)。
本文将某些示例实施例描述为包括模块。模块可以构成软件模块(例如，存储或以其他方式体现在机器可读介质或传输介质中的代码)，硬件模块或其任何合适的组合。“硬件模块”是能够执行某些操作的有形(例如，非暂时性)实体部件(例如，一组一个或多个处理器)，并且可以以特定实体方式配置或布置。在各种示例实施例中，一个或多个计算机系统或其一个或多个硬件模块可以由软件(例如，应用程序或其一部分)配置作为用于执行本文描述的用于该模块的操作的硬件模块。
在一些示例实施例中，硬件模块可以机械地，电子地，液压地或其任何合适的组合来实现。例如，硬件模块可以包括永久配置为执行某些操作的专用电路或逻辑。硬件模块可以是或包括专用目的处理器，例如现场可编程门阵列(FPGA)或ASIC。硬件模块还可以包括由软件临时配置以执行某些操作的可编程逻辑或电路。作为示例，硬件模块可以包括CPU或其他可编程处理器内包含的软件。应当理解，可以通过成本和时间考虑来驱动在专用的和永久配置的电路中，或在临时配置的电路(例如，由软件配置)中机械地，液压地实现硬件模块的决定。
因此，短语“硬件模块”应该被理解为包含可以实体构造，永久配置(例如，硬连线)或临时配置(例如，编程)以便以某种方式操作或以本文描述的某些操作执行的有形实体。此外，如这里所使用的，短语“硬件实现的模块”指的是硬件模块。考虑其中硬件模块为临时配置(例如，编程)的示例实施例，不需要在任何一个时刻配置或实例化每个硬件模块。例如，在硬件模块包括由软件配置成为专用处理器的CPU的情况下，CPU可以在不同时间被配置为分别不同的专用处理器(例如，每个包括在不同的硬件模块中)。软件(例如，软件模块)可以相应地配置一个或多个处理器，例如，在一个时刻变为或以其他方式构成特定硬件模块，并且在不同的时刻变为或以其他方式构成不同的硬件模块。
硬件模块可以向其他硬件模块提供信息并从其接收信息。因此，所描述的硬件模块可以被视为通信地耦合。在同时存在多个硬件模块的情况下，可以通过在两个或更多个硬件模块之间或之中的信号传输(例如，通过合适的电路和总线)来实现通信。在其中在不同时间配置或实例化多个硬件模块的实施例中，可以例如通过存储和检索多个硬件模块可访问的存储器结构中的信息来实现这些硬件模块之间的通信。例如，一个硬件模块可以执行操作并将该操作的输出存储在与其通信耦合的存储器(例如，存储器装置)中。然后，另一硬件模块可以稍后访问存储器以检索和处理存储的输出。硬件模块还可以启动与输入或输出装置的通信，并且可以在资源(例如，来自计算资源的信息集合)上操作。
本文描述的示例方法的各种操作可以至少部分地由临时配置(例如，通过软件)或永久配置为执行相关操作的一个或多个处理器来执行。无论是临时配置还是永久配置，这种处理器可以构成处理器实现的模块，其操作以执行本文描述的一个或多个操作或功能。如这里所使用的，“处理器实现的模块”指的是硬件模块，其中硬件包括一个或多个处理器。因此，这里描述的操作可以至少部分地由处理器实现，硬件实现或该两者实现，因为处理器是硬件的示例，并且本文所讨论的方法中的任何一种或多种内的至少一些操作可以由一个或多个处理器实现的模块，硬件实现的模块或其任何合适的组合来执行。
此外，这样的一个或多个处理器可以在“云计算”环境中或作为服务(例如，在“软件即服务”(SaaS)实现中)执行操作。例如，这里讨论的任何一个或多个方法中的至少一些操作可以由一组计算机执行(例如，作为包括处理器的机器的示例)，这些操作可以通过网络(例如，因特网)以及通过一个或多个适当的接口(例如，应用程序接口(API))访问。某些操作的执行可以分布在一个或多个处理器之间，无论是仅驻留在单个机器内还是部署在多个机器上。在一些示例实施例中，一个或多个处理器或硬件模块(例如，处理器实现的模块)可以位于单个地理位置(例如，在家庭环境，办公室环境或服务器群内)。在其他示例实施例中，一个或多个处理器或硬件模块可以分布在多个地理位置上。
在整个说明书中，多个实例可以实现被描述为单个实例的部件，操作或结构。尽管一种或多种方法的各个操作被示出并描述为单独的操作，但是可以同时执行一个或多个单独的操作，并且不需要以所示的顺序执行操作。在示例配置中作为单独的部件和功能呈现的结构及其功能可以实现为具有组合功能的组合结构或部件。类似地，作为单个部件呈现的结构和功能可以实现为单独的部件和功能。这些和其他变化，修改，添加和改进都落入本文主题的范围内。
本文所讨论的主题的一些部分可以根据对存储为存储器(例如，计算机存储器或其他机器存储器)内的位或二进制数字信号的数据的操作的算法或符号表示来呈现。这些算法或符号表示是数据处理领域的普通技术人员用于将其工作的实质传达给本领域其他技术人员的技术的示例。如这里所使用的，“算法”是自洽的操作序列或类似的处理，导致期望的结果。在这种情况下，算法和操作涉及物理量的物理操纵。通常但非必要地，这样的量可以采用能够被机器存储，访问，传输，组合，比较或以其他方式操纵的电信号，磁信号或光信号的形式。有时，主要是出于通用的原因，使用诸如“数据”，“内容”，“位”，“值”，“元素”，“符号”，“字符”，“术语”，“数目”，“数字”等之类的词来引用这些信号是方便的。然而，这些词语仅仅是方便的标签，并且与适当的物理量相关联。
除非另外特别说明，否则本文使用诸如“访问”，“处理”，“检测”，“运算”，“计算”，“确定”，“生成”，“呈现”，“显示”等词语是指由机器(例如，计算机)可执行的动作或过程，其操纵或变换在一个或多个存储器(例如，易失性存储器，非易失性存储器或其任何合适的组合)，寄存器，或者其它接收、存储、传输或显示信息的机器部件内表示为物理(例如，电子，磁或光)量的数据。此外，除非另外特别说明，否则本文使用术语“一”(“a”或“an”)如在专利文献中常见的那样，包括一个或多于一个实例。最后，如本文所用，除非另外特别说明，否则连词“或”指的是非排他性的“或”。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
硬件处理器，包括动态全息打印应用程序，其被配置为基于二维内容生成激光控制信号和LCOS-SLM(硅基液晶空间光调制器)控制信号；
激光源，被配置为基于激光控制信号产生多个入射激光束；和
LCOS-SLM，其被配置为接收多个入射激光束，基于LCOS-SLM控制信号调制该多个入射激光束，以产生多个全息波前，每个全息波前形成至少一个对应的焦点，以及在多个全息波前的焦点的干涉点处固化目标材料的表面层，目标材料的固化表面层形成二维打印内容。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括：
耦合到所述激光源的激光源控制器，该激光源控制器被配置为接收激光控制信号并响应于激光控制信号控制所述激光源；和
耦合到LCOS-SLM的LCOS-SLM控制器，该LCOS-SLM控制器被配置为接收LCOS-SLM控制信号并响应于该LCOS-SLM控制信号控制LCOS-SLM。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述动态全息打印应用程序被配置为：
确定与LCOS-SLM相邻的目标材料的表面层上的二维打印内容对应的多个预定义空间位置；和
生成LCOS-SLM控制信号和激光控制信号以调整调制的多个入射激光束的焦点的位置来对应于多个预定义空间位置，LCOS-SLM在基于所述多个预定义空间位置所形成的干涉点处固化目标材料的表面层。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述动态全息打印应用程序被配置为：
确定与LCOS-SLM相邻的目标材料的表面层上的二维打印内容的第一部分对应的第一多个预定义空间位置；
基于该第一多个预定义空间位置调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号；和
基于所述第一多个预定义空间位置形成多个调制激光束的第二多个焦点，在基于目标材料的表面层上的第二多个焦点的干涉点处固化目标材料的表面层。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述动态全息打印应用程序被配置为：
确定与目标材料的表面层上的二维打印内容的第二部分对应的第二多个预定义空间位置；
基于所述第二多个预定义空间位置调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号；
基于所述第二多个预定义空间位置形成多个调制激光束的第三多个焦点；和
将基于第二多个焦点的干涉点的位置改变到基于第三多个焦点的干涉点。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述动态全息打印应用程序被配置为：
接收与二维图像对应的打印数据；
基于所述打印数据计算目标材料的表面上的位置；
确定与基于所述打印数据的目标材料的表面上的位置对应的第二多个焦点；和
基于所述第二多个焦点调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，在基于第二多个焦点的干涉点处固化目标材料的表面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述动态全息打印应用程序被配置为：
接收与二维图像对应的打印数据；
基于所述打印数据计算在目标材料的表面上沿第一轴线的干涉点的位置；
计算与沿所述第一轴线的干涉点的位置对应的焦点的位置；
生成激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，以基于沿第一轴线的焦点的位置形成全息波前；
利用所述全息波前在沿第一轴线的干涉点的位置处对目标材料进行加热；
调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，使干涉点沿垂直于第一轴线的第二轴线在目标材料的表面的平面内移动；和
利用所述全息波前在沿第二轴线的干涉点位置处对目标材料进行加热。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述LCOS-SLM被配置成调制所述多个激光束的相位以产生所述多个全息波前。
9.根据前述任一项权利要求所述的装置，还包括：
MEMS装置，其被配置为接收来自激光源的多个入射激光束；和
MEMS控制器，其被配置为生成到MEMS装置的MEMS控制信号，该MEMS装置基于MEMS控制信号将多个入射激光束反射到LCOS-SLM上的多个位置，LCOS-SLM被配置为在多个位置处接收多个入射激光束，以在多个位置处调制多个入射激光束来产生第二多个全息波前，并且在第二多个全息波前的焦点的干涉点处固化目标材料的表面。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述调制激光束包括相位调制光。
11.一种方法，包括：
基于二维内容产生激光控制信号和LCOS-SLM(硅基液晶空间光调制器)控制信号；
利用激光源基于激光控制信号产生多个入射激光束；
利用LCOS-SLM基于LCOS-SLM控制信号调制多个入射激光束；
由调制的多个入射激光束产生多个全息波前，每个全息波前形成至少一个相应的焦点；和
在多个全息波前的焦点的干涉点处固化目标材料的表面层，目标材料的固化表面层形成二维打印内容。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
确定与LCOS-SLM相邻的目标材料的表面层上的二维打印内容相对应的多个预定义空间位置；和
调整所调制的多个入射激光束的焦点的位置以对应于多个预定义的空间位置，LCOS-SLM在基于多个预定义的空间位置形成的干涉点处固化目标材料的表面层。
13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括：
确定与LCOS-SLM相邻的目标材料的表面层上的二维打印内容的第一部分相对应的第一多个预定义空间位置；
基于所述第一多个预定义空间位置调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号；和
基于所述第一多个预定义空间位置形成所述多个调制激光束的第二多个焦点，在基于目标材料的表面层上的第二多个焦点的干涉点处固化目标材料的表面层。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
确定与目标材料的表面层上的二维打印内容的第二部分对应的第二多个预定义空间位置；
基于所述第二多个预定义空间位置调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号；
基于第二多个预定义空间位置形成多个调制激光束的第三多个焦点；和
将基于第二多个焦点的干涉点的位置改变为基于第三多个焦点的干涉点。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，还包括：
接收与二维图像对应的打印数据；
基于所述打印数据计算目标材料的表面上的位置；
基于所述打印数据确定与目标材料的表面上的位置对应的第二多个焦点；和
基于第二多个焦点调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，在基于第二多个焦点的干涉点处固化目标材料的表面。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，还包括：
接收与二维图像对应的打印数据；
基于所述打印数据计算在目标材料的表面上的沿第一轴线的干涉点的位置；
计算与沿第一轴线的干涉点的位置对应的焦点的位置；
产生激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，以基于沿第一轴线的焦点的位置形成全息波前；
利用全息波前在沿第一轴线的干涉点的位置处对目标材料进行加热；
调整激光控制信号和LCOS-SLM控制信号，使干涉点沿垂直于第一轴线的第二轴线在目标材料的表面的平面内移动；和
利用全息波前在沿第二轴线的干涉点的位置处对目标材料进行加热。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的方法，还包括：
利用LCOS-SLM调制多个激光束的至少相位或幅度；和
利用LCOS-SLM在焦点处产生多个全息波前。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，还包括：
在MEMS装置处接收来自激光源的多个入射激光束；
产生至MEMS装置的MEMS控制信号；
基于MEMS控制信号在LCOS-SLM上的多个位置处反射多个入射激光束，LCOS-SLM被配置为在多个位置处接收多个入射激光束；
在多个位置处调制多个入射激光束；
产生第二多个全息波前，每个全息波前形成至少一个焦点；和
在第二多个全息波前的焦点的干涉点处固化目标材料的表面层。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其中所述调制激光束包括空间相位调制光。
20.一种非暂时性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括指令，当由计算机执行该指令时使所述计算机：
基于二维内容产生激光控制信号和LCOS-SLM(硅基液晶空间光调制器)控制信号；
基于激光控制信号产生多个入射激光束；
利用LCOS-SLM来基于LCOS-SLM控制信号调制多个入射激光束；
由调制的多个入射激光束产生多个全息波前，每个全息波前形成至少一个焦点；和
在多个全息波前的焦点的干涉点处固化目标材料的表面层，目标材料的固化表面层形成二维打印内容。
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