CN107577111A - 一种3d打印光学投影装置的照明光路系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种3D打印光学投影装置的照明光路系统，所述系统，包括：镜头、DMD芯片、反射镜、透镜组和LED光源；所述镜头与所述DMD芯片的出射光线的第一光轴重合；DMD芯片的入射光线的第二光轴通过反射镜的几何中心；LED光源的第三光轴通过发射镜的几何中心；DMD芯片的入射光线的第二光轴与LED光源的第三光轴形成一个光路平面；反射镜的反射面垂直于第二光轴和第三光轴在光路平面的角平分线；LED光源的第三光轴与透镜组的第四光轴重合；LED光源发射的光线经过透镜组，入射到反射镜，经反射镜反射后入射到DMD芯片上，经DMD芯片上的微镜反射后，再入射到镜头上，能够提高镜头的像质，增强画面对比度。

Description

一种3D打印光学投影装置的照明光路系统
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印光学投影装置的照明光路系统。
背景技术
SLA/DLP 3D打印机采用DLP投影成像技术，用紫外光照射光敏树脂，固化成型。树脂成型时，对光的强度敏感，所以DLP投影技术中的照明光路设计尤为重要。大多数的DLP投影照明光路中,为了最终获得DMD合适的入射光线，采用两片反射镜，对光线进行折叠。
采用两块反射镜，可以任意选择光源与投影镜头或者DMD的相对位置，光线的入射或者出射方向由两块反射镜相互配合获得。这种光路设计的优点显而易见，可以使得光机的结构比较规则，但是如此设计又有不可避免的缺陷，在这里使用两块反射镜，增加了光程，减弱了光强，而且大大增加了杂散光对镜头和DMD的影响，因此，镜头的成像质量较差，画面对比度较弱。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种3D打印光学投影装置的照明光路系统，能够提高像质，增强画面对比度。
第一方面，本发明提供的一种3D打印光学投影装置的照明光路系统，包括：镜头、DMD芯片、反射镜、透镜组和LED光源；
所述镜头与所述DMD芯片的出射光线的第一光轴重合；
所述DMD芯片的入射光线的第二光轴通过所述反射镜的几何中心；
所述LED光源的第三光轴通过所述发射镜的几何中心；
所述DMD芯片的入射光线的第二光轴与所述LED光源的第三光轴形成一个光路平面；
所述反射镜的反射面垂直于所述第二光轴和所述第三光轴在所述光路平面的角平分线；
所述LED光源的第三光轴与所述透镜组的第四光轴重合；
所述LED光源发射的光线经过所述透镜组，入射到所述反射镜，经所述反射镜反射后入射到所述DMD芯片上，经DMD芯片上的微镜反射后，再入射到所述镜头上，通过所述镜头投影出具有指定面积的所述DMD芯片的像。
可选的，所述反射镜采用平光反射镜或者有屈光度的凹面反射镜。
可选的，所述透镜组由至少一个透镜组成。
可选的，所述LED光源采用LED紫外光源。
可选的，所述透镜采用双凸透镜、平凸透镜、凹凸透镜中的一种或多种。
由以上技术方案可知，本发明提供一种3D打印光学投影装置的照明光路系统，包括：镜头、DMD芯片、反射镜、透镜组和LED光源；所述镜头与所述DMD芯片的出射光线的第一光轴重合；所述DMD芯片的入射光线的第二光轴通过所述反射镜的几何中心；所述LED光源的第三光轴通过所述发射镜的几何中心；所述DMD芯片的入射光线的第二光轴与所述LED光源的第三光轴形成一个光路平面；所述反射镜的反射面垂直于所述第二光轴和所述第三光轴在所述光路平面的角平分线；所述LED光源的第三光轴与所述透镜组的第四光轴重合；所述LED光源发射的光线经过所述透镜组，入射到所述反射镜，经所述反射镜反射后入射到所述DMD芯片上，经DMD芯片上的微镜反射后，再入射到所述镜头上，通过所述镜头投影出具有指定面积的所述DMD芯片的像。
该照明光路系统只使用了一个反射镜对光源的光线进行偏转，使之入射到DMD芯片上，缩短了光源至DMD芯片的距离，增大了光强，减少了杂散光进入到镜头中的几率，进而能够提高像质，增强画面对比度；通过采用LED光源旋转与反射镜配合的方法，能够使光线偏转到位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明实施例提供一种3D打印光学投影装置的照明光路系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
本发明提供了一种3D打印光学投影装置的照明光路系统。下面结合附图对本发明的实施例进行说明。
图1示出了本发明实施例所提供的一种3D打印光学投影装置的照明光路系统的示意图。如图1所示，本发明实施例提供的一种3D打印光学投影装置的照明光路系统，包括：镜头、DMD芯片、反射镜、透镜组和LED光源；所述镜头与所述DMD芯片的出射光线的第一光轴重合；所述DMD芯片的入射光线的第二光轴通过所述反射镜的几何中心；所述LED光源的第三光轴通过所述发射镜的几何中心；所述DMD芯片的入射光线的第二光轴与所述LED光源的第三光轴形成一个光路平面；所述反射镜的反射面垂直于所述第二光轴和所述第三光轴在所述光路平面的角平分线；所述LED光源的第三光轴与所述透镜组的第四光轴重合；所述LED光源发射的光线经过所述透镜组，入射到所述反射镜，经所述反射镜反射后入射到所述DMD芯片上，经DMD芯片上的微镜反射后，再入射到所述镜头上，通过所述镜头投影出具有指定面积的所述DMD芯片的像。
其中，第一光轴是指DMD芯片的出射光线的光轴；第二光轴是指DMD芯片的入射光线的光轴；第三光轴是指LED光源发射光线的光轴；第四光轴是指透镜组的光轴。
其中，通过镜头后，可以在指定屏幕上投影出具有指定面积的DMD芯片的像。
其中，DMD(Digital Micromirror Device)芯片为数字化微镜芯片。
通过上述方案，可以形成如图1所示的光路结构，LED光源发射光线的第三光轴通过所述透镜组的第四光轴，经过透镜组第四光轴的光线入射到反射镜的几何中心上，再在几何中心反射到DMD芯片上的微镜的几何中心上，经过DMD芯片上的微镜的反射，再入射到所述镜头。
该光路只使用了一个反射镜对光源的光线进行偏转，使之入射到DMD芯片上，缩短了光源至DMD芯片的距离，增大了光强，减少了杂散光进入到镜头中的几率，进而能够提高像质，增强画面对比度。
在本发明中，当调整LED光源的第三光轴的角度时，同时需要调整透镜组的位置，使透镜组的第四光轴与LED光源的第三光轴重合，并且，需要调整反射镜的位置，使LED光源的第三光轴经过反射镜的几何中心，使反射镜反射通过第三光轴的光线经过DMD芯片上的微镜的几何中心，同时，使反射镜的反射面垂直于第二光轴和第三光轴在光路平面的角平分线，进而确定反射镜的空间摆放位置。
在本发明中，还可以结合LED光源发射光线到达反射镜的光斑大小，确定反射镜反射面的大小，并且，使反射镜不与镜头发生干涉，进而完全确定反射镜的空间位置和大小。
在调整LED光源的过程中，可以通过调整反射镜来使光线偏转到位，因此，本方案可以任意选择镜头和DMD芯片的位置，通过调整LED光源和反射镜的位置来使光线偏转到位；同时，通过调整透镜组的规格，能够调整通过镜头投影出的DMD芯片像的大小，且调整过程较简单。
在本发明中，还可以根据光能需求，确定出光源与透镜组的相互位置关系。
在具体实施本方案时，可以采取以下步骤：
(1)首先任意确定DMD芯片的空间位置，则DMD的入射光线和出射光线的方向随之而确定。
(2)根据出射光线的方向和期望通过镜头投影出的像面大小，在镜头与DMD芯片出射光线的光轴重合的原则下，确定出镜头的具体位置。
(3)根据镜头到DMD芯片的距离，在DMD芯片的入射光线的光轴上确定一点，作为反射镜反射面的几何中心。
(4)过反射镜反射面的几何中心点，任意做一条轴线，作为LED光源的光轴；过LED光源光轴和DMD芯片入射光线的光轴，做一平面；在该平面上做出LED光源光轴和DMD芯片入射光线的光轴的角平分线。
(5)令反射镜反射面与步骤(4)中所建的平面垂直，且垂直于角平分线，进而完全确定出反射镜的空间位置。
(6)将LED光源和透镜组沿着光轴放置，根据光能需求，确定出LED光源与透镜组的相互位置关系。
在本发明中，所述反射镜可以采用平光反射镜、有屈光度的凹面反射镜等，这都在本发明的保护范围内。
在本发明中，所述透镜组可以由至少一个透镜组成。如图1所示，透镜组由三个平凸透镜组成。
在本发明中，所述LED光源可以采用LED紫外光源，当紫外光照射到镜头时，能够形成画面，固化成型。
在本发明中，所述透镜可以采用双凸透镜、平凸透镜、凹凸透镜等中的一种或多种，不同透镜可以组合成不同的透镜组，应用范围较广。
以上，为本发明实施例提供的一种3D打印光学投影装置的照明光路系统的实施例说明。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种3D打印光学投影装置的照明光路系统，其特征在于，包括：镜头、DMD芯片、反射镜、透镜组和LED光源；
所述镜头与所述DMD芯片的出射光线的第一光轴重合；
所述DMD芯片的入射光线的第二光轴通过所述反射镜的几何中心；
所述LED光源的第三光轴通过所述发射镜的几何中心；
所述DMD芯片的入射光线的第二光轴与所述LED光源的第三光轴形成一个光路平面；
所述反射镜的反射面垂直于所述第二光轴和所述第三光轴在所述光路平面的角平分线；
所述LED光源的第三光轴与所述透镜组的第四光轴重合；
所述LED光源发射的光线经过所述透镜组，入射到所述反射镜，经所述反射镜反射后入射到所述DMD芯片上，经DMD芯片上的微镜反射后，再入射到所述镜头上，通过所述镜头投影出具有指定面积的所述DMD芯片的像。
2.根据权利要求1所述的3D打印光学投影装置的照明光路系统，其特征在于，所述反射镜采用平光反射镜或者有屈光度的凹面反射镜。
3.根据权利要求1所述的3D打印光学投影装置的照明光路系统，其特征在于，所述透镜组由至少一个透镜组成。
4.根据权利要求1所述的3D打印光学投影装置的照明光路系统，其特征在于，所述LED光源采用LED紫外光源。
5.根据权利要求3所述的3D打印光学投影装置的照明光路系统，其特征在于，所述透镜采用双凸透镜、平凸透镜、凹凸透镜中的一种或多种。
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