Qスイッチおよびレーザダイオードアセンブリを有するダイオード励起周波数逓倍固体DPFMSSレーザを使用した、構築材料から三次元物体を形成する方法において、前記Qスイッチのパルス幅変調または前記レーザダイオードアセンブリの電流変調のいずれかを使用した内部変調によって前記DPFMSSレーザを制御して、前記三次元物体を構築するための構築命令に基づく、レーザビームのパワーを規定する選択されたエネルギーを有するレーザパルスを含むレーザビームを生成する工程、外部光路内で外部変調を行わずに、前記レーザからの前記レーザビームを該外部光路に渡り走査システムに方向付ける工程、前記走査システムを使用して、前記レーザビームを前記構築材料上の焦点位置に方向付けて、その中に弾丸状部分を形成して、前記構築命令に基づいて構築層を画成する工程、および前記レーザビームのパワーおよび前記焦点位置の変動を補正するために該レーザビームのパワーおよび該焦点位置を調節しながら、前記構築層の形成を繰り返して、前記構築材料から前記三次元物体を形成する工程、を有してなる方法。前記DPFMSSレーザが電流変調により制御され、さらに、固定周波数で前記Qスイッチを動作させる工程、前記レーザビームのパワーの量をモニタする工程、および前記レーザビームのパワーのモニタされた量に基づいて前記レーザダイオードアセンブリへの電流変調の量を制御する工程、をさらに含む、請求項1記載の方法。前記レーザビームの一部分をレーザパワーメータに偏向させる工程、および前記レーザビームのパワーを表す電気信号を生成し、該電気信号を、前記レーザビームのパワーを制御するように構成された制御装置に供給する工程、をさらに含む、請求項2記載の方法。前記焦点位置をモニタする工程、および前記走査システムを制御して、前記構築命令に基づいて前記焦点位置の変動を調節する工程、をさらに含む、請求項2記載の方法。前記DPFMSSレーザを制御する工程がパルス幅変調を利用し、前記パルス幅変調を0と99.9との間のデューティーサイクルで行う工程、および実質的に一定の電流を前記レーザダイオードアセンブリに供給する工程、をさらに含む、請求項1記載の方法。構築材料から三次元物体を形成するためのステレオリソグラフィーシステムにおいて、Qスイッチおよびレーザダイオードアセンブリを有し、レーザパルスを有するレーザビームを発生するように構成されているダイオード励起周波数逓倍固体DPFMSSレーザ、前記三次元物体を構築するための、前記レーザパルスにおけるエネルギーの選択された量を規定する構築命令を有する制御装置であって、前記選択された量のエネルギーを前記レーザパルスに供給するために前記DPFMSSレーザを電流変調モードで動作させるように構成されている制御装置、外部光路に渡り前記DPFMSSレーザからの前記レーザビームを受信するように配置された、外部変調システムを含まない走査システムであって、前記構築命令に基づいて構築層を画成するために、前記レーザビームを前記構築材料上の焦点位置に方向付けて、その中に弾丸状部分を形成するように構成されている走査システム、および前記レーザビームのパワーの量を測定し、該レーザビームのパワーの量を表す電気信号を前記制御装置に供給するように構成されたレーザパワーメータであって、該制御装置は、該レーザビームのパワーにおける変動を調節するために、前記レーザダイオードアセンブリに供給される電流の量を調節するように構成されている、レーザパワーメータ、を備えたステレオリソグラフィーシステム。前記外部光路内を移動する前記レーザビームの一部分を前記レーザパワーメータに偏向するように構成された光偏向部材をさらに備えた、請求項6記載のシステム。構築表面上の前記焦点位置を検出し、前記焦点位置を表す電気信号を前記制御装置に供給するために、前記構築表面と光学的に連通して配置されたレーザ焦点位置検出器をさらに備え、前記制御装置は、前記焦点位置の変動を調節するために前記走査システムを調節するように構成されている、請求項6記載のシステム。構築材料から三次元物体を形成するためのステレオリソグラフィーシステムにおいて、Qスイッチおよびレーザダイオードアセンブリを有し、レーザパルスを有するレーザビームを発生するように構成されたダイオード励起周波数逓倍固体DPFMSSレーザ、前記三次元物体を構築するための、前記レーザパルスにおけるエネルギーの選択された量を規定する構築命令を有する制御装置であって、前記選択された量のエネルギーを前記レーザパルスに供給するために前記DPFMSSレーザをパルス幅変調モードで動作させるように構成されている制御装置、および外部光路に渡り前記DPFMSSレーザからの前記レーザビームを受信するように配置された、外部変調システムを含まない走査システムであって、前記構築命令に基づいて構築層を画成するために、前記レーザビームを前記構築材料上の焦点位置に方向付けて、その中に弾丸状部分を形成するように構成されている走査システム、を備えた、ステレオリソグラフィーシステム。前記制御装置が、前記パルス幅変調を0と99.9との間のデューティーサイクルで行いながら、実質的に一定の電流を前記レーザダイオードアセンブリに供給するようにさらに構成されている、請求項9記載のシステム。構築表面上の前記焦点位置を検出し、前記焦点位置を表す電気信号を前記制御装置に供給するために、前記構築表面と光学的に連通して配置されたレーザ焦点位置検出器をさらに備え、前記制御装置は、前記焦点位置の変動を調節するために前記走査システムを調節するように構成されている、請求項9記載のシステム。前記レーザビームのパワーの量を測定し、該レーザビームのパワーの量を表す電気信号を前記制御装置に供給するように構成されたレーザパワーメータをさらに備え、該制御装置は、該レーザビームのパワーにおける変動を調節するために、前記パルス幅変調を調節するように構成されている、請求項11記載のシステム。AOMは回折部品であるので、DPFMSSレーザに対する空間の正確な配置は、重要であり、概して、熟練のレーザ技術者が必要な位置合せ行うことを要求し、これには数時間もかかり得る。また、AOMは、レーザビームと直線をなす最初の部品であるので、どのような埃、または微小破壊によっても、ビームの散乱が生じてしまう。このことは、UV硬化性樹脂は、この散乱光への曝露により時間がたてば固化するであろうから、ステレオリソグラフィー法の品質にとって有害であり得る。また、高UVパワーを低コストに維持するためには、非線形結晶は、その経年変化のばらつきをなくすために、前後に平行移動させる必要がある。この平行移動自体が、構築プロセスに関するパラメータの安定性および信頼性に対する誘因である。さらに、DPFMSSレーザを長期間に亘り最大パワーで運転すると、レーザの寿命が短くなってしまう。外部変調されるDPFMSSレーザによる自由形状造形の実施に関連する上述した複雑さに鑑みて、外部変調システムを必要とせずに、DPFMSSレーザを使用して自由形状造形を行えることが非常に好ましいであろう。本開示の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者には容易に明白であるか、または詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された本開示を実施することによって認識されるであろう。特許請求の範囲は、以下に述べられた詳細な説明に含められ、その一部を構成する。本開示のある態様は、Qスイッチおよびレーザダイオードアセンブリを有するDPFMSSレーザを使用して、構築材料から三次元物体を形成する方法である。この方法は、Qスイッチのパルス幅変調またはレーザダイオードアセンブリの電流変調のいずれかを使用した内部変調によってDPFMSSレーザを制御して、三次元物体を構築するための構築命令に基づく選択されたエネルギーを有するレーザパルスを含むレーザビームを生成する工程を含む。この方法はさらに、外部光路内で外部変調を行わずに、レーザからのレーザビームを外部光路に渡り走査システムに方向付ける工程を含む。この方法はまた、その走査システムを使用して、レーザビームを構築材料上の焦点位置に方向付けて、その中に弾丸状部分を形成して、構築命令に基づいて構築層を画成する工程も含む。この方法は加えて、内部変調プロセスにより生じるレーザパワーおよび焦点位置の変動を補正するためにレーザパワーおよび焦点位置を調節しながら、構築層の形成を繰り返して、構築材料から三次元物体を形成する工程を含む。本開示の別の態様は、DPFMSSレーザが電流変調により制御され、さらに固定周波数でQスイッチを動作させる工程、光路をトラバースするレーザビームにおけるパワーの量をモニタする工程、およびモニタされたパワーの量に基づいてレーザダイオードアセンブリへの電流変調の量を制御する工程をさらに含む、上述した方法である。本開示の別の態様は、レーザビームの一部分をレーザパワーメータに偏向させる工程をさらに含む、直ぐ上に記載した方法である。本開示の別の態様は、焦点位置をモニタする工程、および走査システムを制御して、構築命令に対して焦点スポットの位置の変動を調節する工程をさらに含む、上述した方法である。本開示の別の態様は、DPFMSSレーザを制御する工程がパルス幅変調を利用し、パルス幅変調を0と99.9との間のいずれかのデューティーサイクルで行う工程、実質的に一定の電流をレーザダイオードアセンブリに供給する工程をさらに含む、上述した方法である。本開示の別の態様は、構築材料から三次元物体を形成するためのステレオリソグラフィーシステムである。このシステムは、Qスイッチおよびレーザダイオードアセンブリを有するDPFMSSレーザを備え、このレーザは、レーザパルスを有するレーザビームを発生するように構成されている。このシステムは、三次元物体を構築するための構築命令を有する制御装置を備えており、この構築命令は、レーザパルスにおけるエネルギーの選択された量を規定する。この制御装置は、選択された量のエネルギーをレーザパルスに供給するためにDPFMSSレーザを電流変調モードで動作させるように構成されている。このシステムは、外部光路に渡りDPFMSSレーザからのレーザビームを受信するように配置された、外部変調システムを含まない走査システムも有する。この走査システムは、構築命令に基づいて構築層を画成するために、レーザビームを構築材料上の焦点位置に方向付けて、その中に弾丸状部分を形成するように構成されている。このシステムは、レーザビームにおけるパワーの量を測定し、レーザビームのパワーの量を表す電気信号を制御装置に供給するように構成されたレーザパワーメータも有する。この制御装置は、レーザビームのパワーにおける変動を調節するために、レーザダイオードアセンブリに供給される電流の量を調節するように構成されている。本開示の別の態様は、外部光路内を移動するレーザビームの一部分をレーザパワーメータに偏向するように構成された光偏向部材である。本開示の別の態様は、構築表面上の焦点位置を検出し、焦点位置を表す電気信号を制御装置に供給するために、構築表面と光学的に連通して配置されたレーザ焦点位置検出器をさらに備えた、上述したシステムである。この制御装置は、焦点位置の変動を調節するために走査システムを調節するように構成されている。本開示の別の態様は、構築材料から三次元物体を形成するためのステレオリソグラフィーシステムである。このシステムは、Qスイッチおよびレーザダイオードアセンブリを有し、レーザパルスを有するレーザビームを発生するように構成されたDPFMSSレーザを有する。このシステムは、三次元物体を構築するための構築命令を有する制御装置も有する。この構築命令は、レーザパルスにおけるエネルギーの選択された量を規定する。この制御装置は、選択された量のエネルギーをレーザパルスに供給するためにDPFMSSレーザをパルス幅変調モードで動作させるように構成されている。このシステムは、外部光路に渡りDPFMSSレーザからのレーザビームを受信するように配置された、外部変調システムを含まない走査システムも有する。この走査システムは、構築命令に基づいて構築層を画成するために、レーザビームを構築材料上の焦点位置に方向付けて、その中に弾丸状部分を形成するように構成されている。本開示の別の態様は、パルス幅変調を0と99.9との間のいずれかのデューティーサイクルで行いながら、実質的に一定の電流をレーザダイオードアセンブリに供給するように構成された制御装置をさらに備えた、上述したシステムである。本開示の別の態様は、構築表面上の焦点位置を検出し、焦点位置を表す電気信号を、焦点位置の変動を調節するために走査システムを調節するように構成された制御装置に供給するために、構築表面と光学的に連通して配置されたレーザ焦点位置検出器をさらに備えた、上述したシステムである。本開示の別の態様は、レーザビームのパワーの量を測定し、レーザビームのパワーの量を表す電気信号を、レーザビームのパワーの変動を調節するためにパルス幅変調の量を調節するように構成された制御装置に供給するように構成されたレーザパワーメータをさらに備えた、上述したシステムである。図面に示された様々な要素は、単に具象的であり、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。その特定の部分は誇張され、他の部分は縮小されているであろう。図面は、当業者が理解し、適切に実施できる本開示の例示の実施の形態を図示することが意図されている。以下の米国特許を全体で引用する:米国特許第5339323号、同第5840239号、同第6001297号、同第6141369号、同第6172996号、同第6215095号、同第6590911号、同第6931035号、同第7130321号、および同第7292387号の各明細書。以下の非特許文献を全体で引用する:FundamentalProcessesRapidPrototypingManufacturingFundamentalsofStereolithographyEdPFJacobspp79110SocietyofManufacturingEngineersDearbornMich1992、およびPhotopolymerPhotospeedandLaserScanningVelocityAdvancesintheImagingSystemStereolithographyandotherRPMTechnologiesPFJacobspp5456110112SocietyofManufacturingEngineersDearbornMich1996。ステレオリソグラフィーステレオリソグラフィーは現在、高速試作成形および製造RPMの主要な方法である。ステレオリソグラフィーは、三次元物体の連続層すなわち、薄層を固化し接着するために、作業表面での流体状構築材料の層の選択的な曝露を使用した、その材料からの三次元物体の自動製造のための技法として定義されるであろう。ステレオリソグラフィーにおいて、三次元物体を表すデータが、その物体の断面を表す二次元層データとして入力されるか、または二次元層データに変換される。図1Aに示されるように、構築材料22の多層薄層30すなわち、層30-1、30-2、30-iが、二次元層データにしたがって、連続的に形成され、連続層に選択的に変換されてすなわち、硬化されて、三次元物体32を形成する。一例において、所定の構築層30は、約0.004インチ0.1ミリメートルの厚さを有する。固体レーザの開発の進歩のために、ステレオリソグラフィー技術は、最近、非効率的な気体レーザの使用から背を向け始め、周波数逓倍型固体レーザに取りかかり始めた。1049nm~1064nmのNd:NYAGレーザ、ND:YVO4レーザ、およびNd:YLFレーザの周波数三倍化により、355nmYAGおよびYVO4、351nmYLF、および439nmYLFの波長が生じる。これらの波長は全て、ステレオリソグラフィーにおいて現行の樹脂配合物に使用するのに適している。1342nmのNd/YVO4レーザの周波数四倍化により、同様にステレオリソグラフィーに適した波長335nmが生じる。固体レーザについての詳細は、米国特許第5840235号明細書に見つかる。この時点までステレオリソグラフィーに適用される場合、これらのレーザは、上述され、米国特許第6215095号明細書に詳しく記載されているように、一定の繰返し励起モードで、外部変調システムにより動作する。ステレオリソグラフィーシステム図1Aは、本開示によるレーザ40を備えたレーザ装置100を含むステレオリソグラフィーシステムシステム10の例示の構成の説明図である。例示のレーザ40としては、以下に限られないが、カリフォルニア州サンタクララ所在のNewportCorporationから入手できるEXPLORER登録商標レーザが挙げられる。355nmのUV波長を達成するために、この特定のレーザ装置から発生された基本周波数線1064nmが三倍化される。システム10は、上述した三次元物体32を構築するために上述した層薄層30がそれから形成される構築材料22例えば、感光性樹脂を収容する槽20を含む。昇降機および構築台などの、移動式支持装置36が、構築材料22の構築表面23の下に、形成される各層30のための支持表面を提供する。システム10は、デジタルシグナルプロセッサDSP92、現場でプログラム可能なゲートアレイFPGA94、メモリユニットMU96およびパルス生成回路PGC98電源56内に配置されていてもよく、以下に導入され、検討されているを含む制御装置90も備えている。MU96は、構築物体32のための構築命令例えば、CAD/CAMファイルを記憶するように構成されている。制御装置90は、MU96内に記憶された構築命令に基づいてシステム10の動作を制御するように構成されている。代わりの実施の形態において、構築命令は、制御装置90に動作可能に連結された例えば、イーサネット登録商標ケーブルを通じて外部ユニット例えば、リモートCAD/CAMシステム内にある。構築命令は、構築材料22の各レーザパルス曝露についての要求されるレーザビームのパワー例えば、パルスエネルギーおよび方向についての情報を伝達するベクトルを含む。一例において、PGC98は、走査システム80のエンコーダ82からのミラー位置の読取値に基づいて、レーザ装置100にレーザパルス72Pを放出させるように構成されている。システム10は、DPFMSSレーザ40も備えている。例示のDPFMSSレーザ40としては、Nd:オルトバナジウム酸塩レーザおよびNd:Yagレーザが挙げられる。DPFMSSレーザ40は、内部43を有する筐体42を備えている。ヒートシンク44が、筐体42と熱的に連通するように配置されており、中の温度を制御するために内部43から熱を除去するように構成されている。一例において、ヒートシンク44は、筐体内部43の中の温度を±0.1°Cの範囲内に制御するように構成されている。レーザ40は出力端48を有する。DPFMSSレーザは、例えば、808nmの波長λPの励起光を発するレーザダイオード54そのようなレーザダイオードの1つが示されているを含むレーザダイオードアセンブリ50を含む。レーザダイオードアセンブリ50は、電気信号S50を通じて電力すなわち、電流i50をレーザダイオードアセンブリ50に供給する電源56に電気接続されている。電源56は、制御装置90に電気接続されており、それによって、制御信号S56を通じて制御される。一例において、PGC98は制御信号S56を規定し、この信号は、電源56がレーザダイオードアセンブリ50に供給する電流i50の量を決定する。レーザダイオードアセンブリ50は、レーザ40内のレーザ発振器60に光結合されている。レーザ発振器60は、レーザ波長λLを有するレーザ光62を発する。レーザダイオードアセンブリ50からの励起光52は、レーザ発振器60内の利得媒質図示せずを励起し、その利得媒質内に反転分布を生じさせ、それによって、レーザ40の光学利得の供給源を提供する。内部光路に沿って、レーザ発振器60の共振器内にQスイッチ64がある。Qスイッチ64は、パルス幅変調ドライバPWMD66に電気接続され、これは転じて、制御装置90に電気接続され、制御信号S66により制御される。Qスイッチ64は、PWMD66からの制御信号S66を通じて制御される。一例において、Qスイッチ64は、パルス幅変調PWMモードで動作させられ、レーザ共振器にレーザ装置100を繰り返しパルスレーザとして動作させる。電流変調CMが用いられる、以下に検討する別の例において、Qスイッチ64は固定周波数で動作される。DPFMSSレーザ40は、レーザ発振器60の下流に、レーザ光62を受信し、波長λFの周波数逓倍レーザビーム72を形成するために、この光を周波数逓倍するように構成された非線形媒質NLMシステム70も含む。図2を参照すると、光72は、そのエネルギーが電流変調プロセスまたはパルス幅変調プロセスのいずれかにより規定されるレーザパルス72Pから構成されている。一例において、NLMシステム70は多数の非線形結晶を含む。例示の非線形結晶としては、Nd:YVO4結晶、すなわち、ネオジムドープトバナジウム酸イットリウムが挙げられる。808nmの波長を有する光により励起されたNd:YVO4結晶は、1064nmの主要線および1342nmの二次線を含む、様々な波長を生成し、増幅する。1つの実施の形態において、その結晶により生成された波長の全ては、1342nmで放出された放射線を除いて、抑制される。次いで、この光は、周波数四倍化されて、UV波長λF=355nmを有するレーザ光72を形成する。1つの実施の形態において、NLMシステム70は、研磨され、671nmと1342nmでAR被覆された面平行表面を有し、十分な変換効率および適切な位相整合を提供するように構成されたホウ酸リチウム結晶LBOを含む。他のタイプの適切な第2高調波結晶をNLMシステム70に使用してもよく、その例としては、KTP、LiIO3およびDCDA、BBO、I型CLBOおよびI型LBOが挙げられる。周波数逓倍プロセスのためのNLMシステム70に関する最適な構成を確立するための様々な方法が、ここに引用する文献VGDmtrievGGGurzadyanDNNikogosyanHandbookofNonlinearOpticalCrystalsに記載されている。一例において、位相整合誤差は、NLMシステム70を通って前方に進む位相の問題および共振器から反射して戻る逆位相を含む、位相整合問題に対処するカスタム光学成分および構成を使用することによって減少させることができる。そのような成分および構成としては、カスタム切断された結晶刃物角、コンピュータにより最適化された誘電ミラーコーティング、およびレーザ共振器長さの圧電変換器の制御が挙げられる。レーザビーム72は、NLMシステム70を出て、出力端48でレーザ40を出て、その際に、レーザビームは外部光路OPEを渡り走査システム80まで進む。走査システム80は、上述した層薄層30を形成するために、槽20内の構築材料22の表面23すなわち、構築表面または加工品表面にレーザビーム72を方向付けるように構成されている。制御装置90は、その中の構築命令、例えば、CADファイル、STLファイルまたは類似のファイルに基づいて、走査システム80の動作を制御する。走査システム80は、例えば、対応するモータ図示せずにより駆動される走査ミラー図示せずを含んでもよい。走査システム80は、ミラーの位置データを制御装置90に中継するミラーエンコーダエンコーダ82を備えている。システム10は、システム全体としての動作を容易にするために、レーザダイオードアセンブリ50と走査システム80との間の光路に動作可能に配置されてもよい、ダイクロイックフィルタ、ミラー、レンズなどの、図示されていない他の受動的光学成分を数多く含んでもよい。図1Aは、光偏向素子202が、以下に記載する理由のために、外部光路OPE内にある一例を示している。図1Bは、外部光路OPE内に配置された外部変調システムEMSを示す従来技術のステレオリソグラフィーシステムの一部分の拡大図である。図1Aのシステム10は、外部光路OPEにそのような外部変調システムEMSを含まず、特に、AOMまたは他の能動的光学素子、AOMマウント6度の移動の自由度を要求する、またはビームアライメントを容易にするためにAOMと協同して配置されたピンホール開口を含まない。その上、システム10は、相当なRFノイズを発生させるAOMドライバを含まない。システム10は、媒質、すなわち、非線形結晶の早まった経年変化を防ぐために、NLMシステム70に、その中の非線形媒質を走査させる必要がない。システム10は、パワー変調のために光72をピンホールに通さなければならないことに関連する吸収と散乱のためのパワー損失も有さない。レーザ装置100は、レーザ装置100の内部変調を用いることによって、図1Bの外部変調システムEMSの必要性をなくす。特に、レーザ装置100は、電気信号S50を通じてのレーザダイオードアセンブリ50への電流変調CMまたは信号S64を通じてのQスイッチ64へのパルス幅変調PWMいずれかを用いる。それゆえ、レーザパルス72Pを通じて物体32を構築するときに、指定量のレーザパワーを制御し、そのレーザパワーを構築材料22に送達するために、外部変調ではなく、レーザ装置100の内部変調が使用される。パルス幅変調PWMDPFMSSレーザ50においてPWMを実施するために、レーザダイオードアセンブリ50には、電源56から信号S50を通じて連続電流I50が供給され、Qスイッチ64は、MU96に記憶された構築情報に基づいて変調される。Qスイッチ64のPWMにより、レーザ発振器60の共振器内の利得媒質が、長期間に亘りエネルギーを蓄積し、次いで、非常に短時間でそのエネルギーを放出することができる。このエネルギー統合は、Qスイッチが閉じられた場合、飽和限界に到達するまで、無期限に続くであろう。一例において、Nd:オルトバナジウム酸塩の非線形結晶は、約50マイクロ秒で飽和に到達できる。一例において、PWM繰返し率は約67kHzであり、これは約15マイクロ秒である。Nd:オルトバナジウム酸塩またはNd:Yagなどの様々な非線形結晶は、消費エネルギーはナノ秒台の非常に短いパルス長を有するので、Qスイッチが開かれると、極めて高い瞬時のエネルギー消散を有する。このことは、飽和強度には決して到達しないことを意味する。その結果、Qスイッチのデューティーサイクル、すなわち、Qスイッチ64が閉位置にあるレーザエネルギーの蓄積ときの時間と比べた、Qスイッチ64が開位置にあるレーザエネルギーの放出ときの時間を制御することによって、レーザビーム72における各レーザパルス72Pのエネルギーの量を制御するために、PWMを使用することができる。特定のレーザパルス72Pに関するエネルギーの量は、図1Bの従来技術の構成に示されるような外部変調システムによるのではなく、MU96に記憶された構築情報およびレーザ40の内部変調により規定される。図2は、レーザビーム72における一連の例示のレーザパルス72P72P-1、72P-2、72P-3、72P-jの説明図である。各レーザパルス72Pは、公称で、同じパルス幅Wすなわち、同じQスイッチ開放時間を有するが、異なる高さのパルスにより示されるように、異なる強度を有する。一例において、各パルス72Pにおけるエネルギーの量は、Qスイッチ64がどれだけ長く閉じたままでいるかにより規定されるのに対し、Qスイッチが開いている時間の量は、各パルスについて同じであるそれゆえ、各パルスに実質的に同じパルス幅Wが提供される。実際に、パルス幅Wは、Qスイッチのタイミングからではなく、NLMシステム70における非線形効果のために、無作為に、例えば、5nsと2nsの間で、変動し得る。一例において、パルス間の時間間隔TPは、マイクロ秒台、例えば、公称15マイクロ秒であり得る。図3は、QスイッチのPWM制御の一例を示す、Qスイッチの信号S64対時間の上側のプロットを含む。図3は、上側のプロットにおけるQスイッチのPWM制御に対応する、レーザパルス72Pにおける対応する出力パワーの下側のプロットも含む。パルス72Pの振幅は、所定のパルスにおけるエネルギーの量を表す。パルス72Pは、Qスイッチが開いている0時間の量および閉じている1時間の量と比べて非常に狭い。何故ならば、パルスは、典型的に5から20ns幅であるのに対し、Qスイッチの開いている時間と閉じている時間はマイクロ秒で測定されるからである。Qスイッチ64のPWMの実施は、温度などの他のレーザ装置の動作パラメータが実質的に一定に維持できるので、レーザ装置100により放出されるレーザビーム72における平均パワーを制御する上での有利な手法である。これにより、PWMプロセスにより意図的に与えられる量以外の量だけレーザパルス間で変動する発光プロセスの機会が減少する。レーザ発振器60の充電効果はレーザ発振器の利得媒質中の指数反転分布の結果であるので、PWMデューティーサイクルの関数としてのレーザ装置100の平均の出力パワーも指数関数的に増大する。その結果、パワーが利得媒質のために増加するので、周波数二倍化、周波数三倍化、および/または周波数四倍化結晶は、変換プロセスの非線形性のために、非線形変換効率を同様に達成する。図4は、DPFMSSレーザ40を出るレーザビーム72のパワーmW対Qスイッチのデューティーサイクルをプロットしたグラフである。曲線C1は、上述したAOMピンホール構成を有する外部変調システムを利用した従来技術のDPFMSSレーザに関する。曲線C2は、外部変調システムを含まない、内部パワー変調を使用して動作する本開示のDPFMSSに関する。参照記号IF1AおよびIF1Bは、曲線C1上の2つの変曲点を表すのに対し、IF2は、曲線C2上のたった1つの変曲点を表す。曲線C2は、50のデューティーサイクルまで実質的に0の出力パワーのままであるのに対し、曲線C1は、約16のデューティーサイクルまでしか0の出力パワーを維持していない。それゆえ、UVパワーを0mWに減少させるために、PWMプロセスは、0と50の間のデューティーサイクルで行うことができる。DPFMSS周波数三倍/四倍レーザ40は20ほど多いの共振器モードを有するであろうから、位置決め安定性にとって、PWMプロセスを比較的高いデューティーサイクル、例えば、50で動作させることが有益である。このことは、レーザをアイドリング状態に維持するように働き、これにより、レーザビーム72の品質に悪影響を及ぼし得る望ましくないモードが優勢となる競争の可能性が減少する。実際に、デューティーサイクルは0から99.9までに及び得る。引き続き図4を参照すると、PWMプロセスには変曲点IF2が1つしかないので、レーザの性能が低下したときのレーザ校正の複雑さが減少する。レーザ校正は、デューティーサイクル百分率を担う電圧と出力レーザパワーとの間の関係に関する線形回帰分析により解かれる、一次または二次多項式などの曲線の当嵌め技法によって行われる。その後、解かれた多項式が反転され、よって、DSPが、必要な任意のパワーを直ちに提供できる。必要な校正変換は、DSP92の一部として12ビットD/A変換器を用いることによって達成できる。複数の変曲点が生じた場合、DSPは、レーザの光学成分が低下したときに、不正確なレーザパワーを要求するかもしれない。しばしば、変曲点は、解かれた係数と線形に比例しない領域を表し、よって、新たな係数を見つけられるように新たなデータを収集する必要がある。たいてい、適切なレーザパワーの精度を確保するために、0.998超のR2値曲線の当嵌めの適性の尺度が要求される。Qスイッチ64のPWMの例示の実施の形態において、PWM信号S66において体現されるPWMコマンドはMU96内にバッファリングされ、MU96は、一例において、高速DSPメモリを備えている。エンコーダ82は、走査システム80内の走査ミラーを駆動するモータ図示せずの位置についてのフィードバックを供給するので、ある時点でモータがどこにあるかを予測することができる。これには、場合によっては、PWMプロセスを構築プロセスと同調させたままにするために、時間の進んだまたは時間の遡ったPWMパワーのキューをシャッフルする必要がある。電流変調CMは、ステレオリソグラフィーシステムの所有コストを減少させるために都合よい。何故ならば、レーザダイオードアセンブリ50は、低レーザパワーが要求されたときに低電流で動作でき、それゆえ、励起用レーザダイオード52の寿命を増加させられるからである。AOM/ピンホール構成を用いた従来のステレオリソグラフィーシステムにおいて、レーザダイオードアセンブリ50は高電流で動作され、これにより、レーザ40に、特にレーザダイオード54に多大な磨耗と裂け傷が生じてしまう。電源56を通じてレーザダイオードアセンブリ50内のレーザダイオード54に供給されるエネルギーは、順方向バイアス構成で提供される。一例において、レーザダイオードアセンブリ50は、温度信号、光学パワーフィードバック信号、またはその両方を供給する外部リード線図示せずを含む。ほとんどのレーザダイオードアセンブリ50は、比較的低い電圧で動作するのに高電流を必要とする。一例において、レーザダイオードアセンブリ50内でレーザダイオード54を適切に動作させるために、たった2ボルトでは6アンペアまたは25アンペアさえ使用できる。レーザダイオード54の低い内部抵抗および高電流のために、レーザダイオード54の陽極に入れられる電流i50は、高度に調節されなければならない。熱暴走およびスペクトルシフトのために、レーザダイオード54は実質的に一定に保持されなければならない。同じ印加電圧が、消費されるべき大きい電流に対応するように温度が上昇するために、レーザダイオードの内部抵抗が減少するときに、熱暴走が生じる。これにより、転じて、レーザダイオードの温度が上昇し、これにより、再び、内部抵抗が減少し、以下同様である。レーザダイオード54の温度が増減するときに、スペクトルシフトが生じる。たいてい、レーザダイオード54からの励起光52の公称出力励起波長は、適切な温度調節なしで、数ナノメートルだけ受動的に移動し得る。ステレオリソグラフィーのための適切なレーザの安定性を達成するために、中のレーザダイオード54が実質的に固定された温度で維持されるようにレーザダイオードアセンブリ50の温度を注意深く調節する必要がある。一例において、レーザダイオードアセンブリ50の温度は、0.05°C以内に維持されなければならず、これには、外部のヒートシンク44を0.1°C以内に調節する必要がある。しかしながら、外部のヒートシンク44は、応答時間が速くなく、それゆえ、比較的長期間、例えば、10分間で生じる温度変動を管理することしかできない。三次元物体32の構築プロセス中、各薄層30は、一般に、形成するのに5秒間から2分間かかり得る。その後、次の薄層を形成する前に、実質的に休止間隔概して、30秒間がある。構築プロセスにおけるこの変動により、レーザ装置100の温度に可変性がもたらされる。この温度の可変性により、NLMシステム70を構成する非線形結晶の屈折率の非線形変化のために、レーザビーム72の方向、並びにレーザ40の最大出力パワーにおいて、シフトが生じる。動作のCMモードとPWMモードの両方に関して比較的短期間例えば、分刻みに渡りレーザの安定性を確実にするために、システム10に、レーザビーム72のパワーの量を測定するように構成されたレーザパワーメータ200が設けられる。一例において、このことは、レーザビーム72の小さな部分72’をレーザパワーメータ200に偏向するために、上述した光偏向素子202を外部光路OPE内に配置することによって行われる。レーザパワーメータ200は、制御装置90に電気接続されており、この制御装置に、レーザビーム72の実測パワーを表す電気信号S200を提供する。一例において、レーザパワーメータ200は、多数のレーザパルス例えば、約105パルスを集積して、平均パワー測定値を提供し、またレーザパワーメータを熱的に安定化させる。一例において、レーザパワーメータ200はmW/cm2でパワーを測定する。その上、システム10は、これも制御装置90に電気接続されたレーザ焦点位置検出器220を含む。レーザ焦点位置検出器220は、構築表面23と光学的に連通しており、その構築表面上のレーザビーム72の焦点位置FPを検出する。レーザ焦点位置検出器220は、制御装置90に、構築表面23上のレーザビーム72の焦点位置FPを表す電気信号S220を提供する。制御装置90は、電気信号S200およびS220を受信し、これらの信号を処理して、レーザビーム72の方向における任意のシフト構築命令に基づいて要求された焦点位置からの焦点位置FPの変化により示されるような、およびレーザビーム72の出力パワーの任意の変化レーザパワーメータ200からの実測出力パワーによる示されるようなを補正するように構成されている。PWMモードについて、制御装置90は、構築情報により要求されるレーザビームのパワーまたは特に、レーザパルスのエネルギーの量と比べて、レーザビームのパワーの変動を調節するようにPWMを調節するように構成されている。一例において、レーザ装置100の電流変調を行うために、DSP92内にある12ビットD/A変換器93は、走査システム80内のエンコーダ82および位置決め制御システムからの走査モータフィードバックと同調されている、MU96の上述した高速メモリバッファにより命令される。D/A変換器93は、パルス発生回路98の入力に直接接続されている。このパルス発生回路98は、例示の実施の形態において、電源56からレーザダイオードアセンブリ50に供給される電流の量を調節するように構成されている。CMプロセス中、Qスイッチ64は、一定のデューティーサイクルで動作され、レーザパルス72Pのエネルギーの量を変えるためには使用されない。例示のQスイッチ繰返し率は、30キロヘルツと120キロヘルツの間の範囲にあり、例示の繰返し率は67キロヘルツである。その繰返し率が約120kHzよりも実質的に速いべきである場合、レーザ共振器は、その充電サイクルを完了する前に、エネルギーが使い果たされる。繰返し率が20kHzよりも実質的に遅い場合、薄層30を形成する弾丸状部分の形成の間の遅延時間が過度に長くなるであろうし、三次元物体32における微細部を形成する能力が損なわれ得る。改善された弾丸状部分の形成上述したように、本開示の態様は、安定なレーザビーム72を生成するためにCMまたはPWMによりDPFMSSレーザ40を内部変調する工程を含み、次いで、この安定なレーザビーム72は、構築材料22の層30から三次元物体32を形成するため使用される。図5Aは、レーザパルス72Pにより構築材料22に形成された弾丸状部分25の上から見た図と断面図の両方を示す説明図である。上述したように、ステレオリソグラフィーを実施する際に、レーザビーム72により、焦点スポットFPで図1A参照構築材料22の表面23すなわち、標的表面または作業表面に描かれる。レーザビーム72はレーザパルス72Pにより構成されるので、構築材料22の連続線の硬化には、構築材料22が、連続的に固化された領域、すなわち、上述した弾丸状部分25の間の接着を確実にするのに十分に重複する連続レーザパルス72Pに曝露される必要がある。間隔SBの例示の寸法が、隣接する弾丸状部分25の間に示されている。レーザパルス72Pのパルス持続時間は概して非常に短い例えば、5nsから20nsので、パルス持続時間中のレーザビーム72の移動は、無視できると考えられる。隣接する弾丸状部分25の間の間隔SBはステップサイズと呼ばれる。ステップサイズSBは、パルス繰返し率に対するレーザビーム72の速度の比と等しい。各レーザパルス72Pは、幅とそれに関連するエネルギーを有するので、構築材料22と相互作用する場合、エネルギーの特定の付与パターンが生じる。レーザパルス72Pから付与されたエネルギーが、構築材料22に関連する臨界曝露エネルギーECを超えると、構築材料の固化が生じる。レーザビーム72の1つのパルス72Pにより、固化材料の対応する弾丸状部分25が形成され、この弾丸状部分は、部分的に重合しているが、まだゲル化されてない構築材料の領域27により取り囲まれており、この領域は、臨界未満の曝露領域である。2つのレーザパルス72Pが、個々の臨界未満の曝露領域が重複するように互いに十分に近接して生じる場合、弾丸状部分の間の領域が、2つのパルスから臨界曝露エネルギーECを超える十分なエネルギーを受けると、そうしなければ独立している弾丸状部分の間に接着が生じ得る。概して、ステップサイズSBは、1つのパルスからの硬化幅以下である。しかしながら、臨界未満の曝露の重複領域27のために、接着はいくぶん広い間隔でさえ生じるであろうから、ある場合には、より大きいステップサイズを使用することも可能である。ステップサイズが、1つのレーザパルス72Pからの硬化の幅の半分すなわち、個々の弾丸状部分25の半分の幅であることが好ましい。それゆえ、レーザビーム72の最大走査速度は、レーザビーム72のパルス繰返し率および有効幅すなわち、1つのレーザパルス72Pに関連する硬化の幅により決定される。図5Bは、図5Aと類似しており、1つのレーザパルス72Pがずれており、それによって、ずれた弾丸状部分25Dを形成している例を示しており、また1つのレーザパルスが大きすぎるエネルギーを有し、異常に大きい弾丸状部分25Lを生じている例も示している。硬化深さおよび弾丸状部分の形成は、レーザのパワー、M2値、ビームの開き、およびビームのウェスト位置の影響を受ける。レーザスポットの半幅は、ビームの開きの影響をより受けるが、他のパラメータもほぼ同じほど重要である。パワーは、レーザの温度および内部アライメントの影響を受ける。DPFMSSレーザ40の内部変調により、ビームの制御問題のほとんどとは言わないが多くが緩和されるので、弾丸状部分25の簡略化形成が、それゆえ、三次元物体32の簡略化形成が可能になる。また、レーザパワーメータ200およびレーザ焦点位置検出器220を使用することにより、レーザビームのパワーの適量が維持されること、および焦点位置がさまよわないことが確実になる。システム10を使用した三次元物体32を形成する例示の方法は、以下の各工程を含む:1例えば、STLファイルフォーマットまたはCADファイルフォーマットの、三次元物体32を表す物体データ構築情報を制御装置90内で受信する;2この物体データを断面データに変換し、構築情報としてMU96内に記憶する;3物体の所定の断面について、その断面データを、従うべき走査経路を示すデータに変換する;4走査経路データの1つのコピーを、任意のシステム校正データおよびドリフト補正データを含む、走査システム位置決めデータに変換する;5断面データ、走査システム位置決めデータ、および構築スタイルデータの組合せから、断面に関するレーザパルス焦点位置FPを規定する;6走査経路データにより規定される経路に沿ってレーザビーム72を移動させ、実際のビーム位置を焦点位置と比較する;7上述したようなCMプロセスまたはPWMプロセスいずれかに基づく内部変調を使用して、各レーザパルスのエネルギーの量を規定しながら、焦点位置に遭遇したときに、レーザパルス72Pを発生させる;8三次元物体32が完成するまで、形成すべき次の隣接する薄層構築層について、工程2~7を繰り返す。利点弾丸状部分およびSFFに対する内部変調手法には、図1Bに示されるような外部変調システムEMSを利用した従来の手法に勝る利点が数多くある。第1の利点は、外部変調システムの必要がなく、外部変調システムに関連するアライメント問題と校正問題を管理する必要がないという点で、システム10のより簡単な設計が可能になることである。第2の利点は、AOMおよびピンホール構成により生じる光散乱が避けられ、よって、微細な物体を支持できる構築材料22に使用した場合、よりはっきりした特徴構造を有する物体32を形成することができる。第3の特徴は、DPFMSSレーザ40には、高強度励起光52がもはや必要ないことである。全体的な変換効率がより大きいので、レーザダイオード54からのずっと少ないIR励起エネルギーで、同じUVエネルギーが生じる。これにより、aレーザダイオードアセンブリ50を冷却するための冷却装置、bNL結晶の寿命を増加させるための結晶の平行移動、cAOM、dAOMRFドライバ、eAOMブロッキングピンホール、f定期的なAOMアライメントの必要性、g短縮されたレーザの寿命、h走査モータフィードバックラインにおいてRFノイズを生じるAOMドライバ、i熱変形により生じるAOMレーザの位置決め誤差、およびjパワー曲線の変形の除去を含む、レーザ装置100の安定性および所有コストに関連する他の利点がもたらされる。