CN217531909U - 投影装置和光固化打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种投影装置和光固化打印机，其中，投影装置包括从上到下依次布设的发光源、准直匀光阵列透镜、液晶显示屏、菲涅尔透镜以及透镜组；发光源用于发射能够固化的光敏材料的光线；发光源发射的光线透过准直匀光阵列透镜，准直匀光阵列透镜用于将发光源所发射光线变为匀直的光线；液晶显示屏用于在接收控制信号后形成与打印所需截面图像形状相匹配的透光区，透光区用以供光线穿过；经过透光区的光线透过菲涅尔透镜，菲涅尔透镜将光线进行聚集并将其投射到透镜组，透镜组用于在接收经过菲涅尔透镜的光线后，将透光区形成的截面图像等比例的投射出透镜组。本实用新型技术方案能提高光固化打印机打印过程中液晶显示屏的投影距离。

Description

投影装置和光固化打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别涉及一种投影装置和光固化打印机。

背景技术

目前市面上面成型的光固化的LCD 3D打印技术是利用液态光敏树脂在 UV光的照射下发生凝固的特点，采用紫外光源作为显示光源；然后根据切片软件将三维数据沿Z轴方向根据设置的层厚进行水平分层切割，获取每一层的横截面图像数据，并发送给液晶显示屏显示设备进行图像显示，液晶显示屏显示设备发出横截面图像形状的UV光照射到光敏树脂的液面并按截面图像形状凝固成型，从而实现的逐层固化成型的3D打印的过程。LCD 3D打印技术具有打印幅面大、幅面一致性好，成本低的特点、打印精度和细节分辨率甚至比DLP更好的特点，但由于液晶显示屏采用的是显示技术，不能进行远距离投光，只能紧紧贴到料盘底部，进行底部投光显示成型，但这样的打印速度很慢，不仅需要缓慢剥离，且液晶显示屏容易被压坏，严重缩短液晶显示屏的使用寿命。另外，光敏树脂和紫外线反应时发热过大，有时因为热量过大，容易烧穿离型膜和液晶屏，严重缩短LCD液晶屏的使用寿命，FEP离型膜是易耗品，需要定期更换，因为固化一层需要Z轴电机抬升离型，再下降，不断拉扯和挤压离型膜。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种投影装置，旨在提高光固化打印机打印过程中液晶显示屏的投影距离。

为实现上述目的，本实用新型提出的投影装置，包括：

从上到下依次布设的发光源、准直匀光阵列透镜、液晶显示屏、菲涅尔透镜以及透镜组；所述发光源用于发射能够固化光敏材料的光线；

所述发光源发射的光线透过所述准直匀光阵列透镜，所述准直匀光阵列透镜用于将所述发光源所发射光线变为匀直的光线；所述液晶显示屏用于在接收控制信号后形成与打印所需截面图像形状相匹配的透光区，所述透光区用以供所述光线穿过；

经过所述透光区的光线透过所述菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜将所述光线进行聚集并将其投射到所述透镜组，所述透镜组用于在接收经过所述菲涅尔透镜的光线后，将所述透光区形成的截面图像等比例的投射出所述透镜组。

可选地，所述透镜组的横截面小于所述菲涅尔透镜的横截面。

可选地，所述菲涅尔透镜贴紧所述液晶显示屏。

可选地，所述透镜组为凸透镜、凹透镜以及凹凸透镜三者中任意二者或三者的组合。

可选地，所述透镜组包括靠近所述液晶显示屏一侧的入射透镜组和朝向打印一侧的出射透镜组，其中，所述入射透镜组和所述出射透镜组中的透镜以二者之间的中心线对称设置。

可选地，所述透镜组包括从上到下依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，所述第一透镜和所述第二透镜组成入射透镜组，所述第三透镜和所述第四透镜构成出射透镜组，所述第二透镜与所述第三透镜沿与中心轴相垂直的水平线呈对称设置，所述第一透镜与所述第四透镜也沿所述水平线呈对称设置，所述第一透镜与所述第四透镜为相同的凸透镜，所述第二透镜与所述第三透镜为相同的凹凸透镜。

可选地，所述透镜组包括从上到下依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜组成入射透镜组，所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜组成出射透镜组，所述第三透镜与所述第四透镜沿与中心轴相垂直的水平线呈对称设置，第二透镜与第五透镜沿与中心轴相垂直的水平线呈对称设置，第一透镜与第六透镜也沿水平线呈对称设置，第一透镜与第六透镜为相同的双面凸透镜，第二透镜与第五透镜为相同的单面凸透镜，第三透镜与第四透镜为相同的双面凹透镜。

可选地，所述透镜组的焦距可调。

本实用新型还提出一种光固化打印机，包括：

机架、如上所述的投影装置、储料槽、成型平台以及升降机构；

所述投影装置、所述升降机构以及所述储料槽设于所述机架，所述储料槽设于所述投影装置下方，所述储料槽用于放置液态的光固化材料；所述成型平台与所述升降机构固定连接，所述成型平台位于所述储料槽的上方，所述升降机构用于驱动所述成型平台伸入或移出所述储料槽。

可选地，所述升降机构包括：

安装于所述机架上并垂直于所述成型平台的丝杆；

滑动装配于所述丝杆上并与所述成型平台固定连接的滑块；及

安装于所述机架上并与所述丝杆一端装配的电机，所述电机驱动所述丝杆转动并通过所述滑块带动所述成型平台。

本实用新型技术方案通过采用从上到下依次布设的发光源、准直匀光阵列透镜、液晶显示屏、菲涅尔透镜以及透镜组，发光源发射的光线依次透过准直匀光阵列透镜、液晶显示屏、菲涅尔透镜以及透镜组，菲涅尔透镜聚焦液晶显示屏投射出带有横截面图像形状的光斑再投射到透镜组，如此保证光线能完成穿入透镜组，也能将透镜组的尺寸进行缩小以节约成本。最终透镜组将带有横截面图像形状的光斑再等比例的投射出。提高液晶显示屏显示图像的投影距离。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型光固化打印机一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型光固化打印机另一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型光固化打印机又一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型光固化打印机再一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	发光源	54	第二透镜
11	光线	55	第三透镜
				20	准直匀光阵列透镜	56	第四透镜
30	液晶显示屏	57	第五透镜
				40	菲涅尔透镜	58	第六透镜
50	透镜组	60	成型平台
				51	入射透镜组	70	储料槽
52	出射透镜组	80	光敏树脂
				53	第一透镜	90	成型件

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前市面上面成型的光固化3D打印技术是利用液态光敏树脂在UV光的照射下发生凝固的特点，采用高分辨率的DLP和LCD显示技术，采用紫外光源作为显示光源；然后根据切片软件将三维数据沿Z轴方向根据设置的层厚进行水平分层切割，获取每一层的横截面图像数据，并发送给DLP和LCD显示设备进行图像显示，DLP和LCD显示设备发出横截面图像形状的UV光照射到光敏树脂的液面并按截面图像形状凝固成型，从而实现的逐层固化成型的3D打印的过程。

另外在LCD 3D打印技术中，该技术具有打印幅面大、幅面一致性好，成本低的特点、打印精度和细节分辨率甚至比DLP更好的特点，但由于LCD采用的是显示技术，不能进行远距离投光，只能紧紧贴到料盘底部，进行底部投光显示成型，但这样的打印速度很慢，不仅需要缓慢剥离，且LCD容易被压坏，严重缩短LCD的使用寿命。因此可采用透镜组来提高LCD显示图像的投影距离，为了使得液晶显示屏的带截面图像的光线能全部进入透镜组，透镜组一般设置大于液晶显示屏，透镜组需要经过精密的加工以确保能等比例地将液晶显示屏的图像显示并能对光敏材料进行固化，一方面镜头的成本会较高，另一方面透镜组也较大。

本实用新型提出一种投影装置。

在本实用新型实施例中，如图1至图4所示，该投影装置包括从上到下依次布设的发光源10、准直匀光阵列透镜20、液晶显示屏、菲涅尔透镜40 以及透镜组50；发光源10用于发射能够固化的光敏材料的光线11；

发光源10发射的光线11透过准直匀光阵列透镜20，准直匀光阵列透镜 20用于将发光源10所发射光线11变为匀直的光线11；液晶显示屏30用于在接收控制信号后形成与打印所需截面图像形状相匹配的透光区，透光区用以供光线11穿过；经过透光区的光线11透过菲涅尔透镜40，菲涅尔透镜40 将光线11进行聚集并将其投射到透镜组50，透镜组50用于在接收经过菲涅尔透镜40的光线11后，将透光区形成的截面图像等比例的投射出透镜组50。

在本实施例中，发光源10可采用UV阵列光源以提高光线11的能量和照射范围。UV阵列光源能发射固化液态的光固化材料UV光线11，即紫外线 (Ultraviolet，UV)是电磁波谱中频率为750PHz～30EHz，对应真空中波长为400nm～10nm辐射的总称，UV光线11的波长为355-460nm。该UV阵列光源可为多个单个UV LED光源阵列排布而成，如3*3、4*4、3*4排布等等，如此发光源10提供的光源能量高，性能稳定，并且UV LED具有寿命长、无热辐射、寿命不受开闭次数影响、照射均匀的优点。

在一实施例中，发光源10还可采用单个UV光源，如单个UV光源可结合导光板或反光镜设置，以提高光线11的能量和照射范围。

在一实施例中，发光源10还可采用阵列的LD光源，以提高光线11的能量和照射范围。以单个LED和LD为例，单一的LED输出光功率一般为5～ 15mW，现在虽然有40～50mW的LED产品，但是依然无法和半导体激光管 (LD)相比，现在单芯的半导体激光管的发光功率可达10W，一个激光管的亮度等于几百个LED的亮度总和。故相对很小的激光产品可以达到很大的照射距离，大大的改善照射效果，提高清晰度。

光源的发射的光线11存着散射问题，即指光线11一部分偏离原来传播方向的现象，为了使得发射光源能均匀的投射，避免使UV阵列光源射出的光线11会存在交叉，导致最后投射在液晶显示屏30上的光功率均匀度不高，从而影响打印整体精度。在本实施例中通过在发光源10下方设置准直匀光阵列透镜20，且准直匀光阵列透镜20的平整面与发光源10相对设置，使发光源10发射的光线11在透过准直匀光阵列透镜20的平整面到凹凸面后光路传播方向垂直于准直匀光阵列透镜20，即将原本因为散射或发射角度不同而产生交叉光线11的投射方向统一转换成垂直向下，准直匀光阵列透镜20可包括多个子透镜构成，每一子透镜对应UV LED光源阵列一LED设置，每一子透镜可以设在一镜框内，多个子透镜的镜框构成准直匀光阵列透镜20，且每一镜框能包裹单个的LED，使得单个LED发射的光源能经由每一子透镜以均匀准直方式的投射出，从而保证光线11后续能以均匀方式进入液晶显示屏30，更好的将液晶显示屏30的截面图像进行投影，从而提高打印精度。

在本实施例中，液晶显示屏30，可采用LCD(liquid-crystal display)，在其他实施例中，液晶显示屏30也能为其他能进行选择性透光作用的显示屏。LCD在光固化打印机中起着重要作用，是3D打印的核心配件之一，LCD是一种利用了液晶的光调制特性结合偏振器原理，用于平板，手机或其他电子调制的光学设备，液晶本身不会直接发光，而是使用背光或反射镜来产生彩色或单色图像，对于不同尺寸的LCD，信号接口也有所不同，包括MIPI，RGB， EDP和LVDS。在当前的光固化3D打印机市场中，大多数屏幕使用MIPI接口协议(小尺寸)和eDP接口协议(大尺寸)。与普通LCD不同，用于光固化3D打印机的LCD因为使用UV LED作为光源往往不需要背光。LCD光固化3D打印技术采用数字面曝光方式成型。使光源透过准直匀光阵列透镜20，使光源分布均匀，利用液晶屏LCD成像原理，在微型计算机及显示屏驱动电路的驱动下，由计算机程序提供图像信号，在液晶屏幕上出现选择性的透明区域，照射单层厚图像完成光固化反应，逐层固化最终得到打印实体。

但由于液晶显示屏30采用的是显示技术，不能进行远距离投光从而限定了液晶显示屏30只能与光敏材料足够近的距离才能保证打印精度以及确保能固化光敏材料；这样的方式也限定了液晶显示屏30只能紧紧贴到料盘底部，进行底部投光显示成型，即需要采用上拉式的3D打印，即成型平台60每形成一层成型图形便需要成型平台60拉拔调整进行下一层打印，在这个过程中，因为离型力的出现，情况会复杂的多，离型力指成型平台60以及成型件90 从储料槽70中分离时所需要的力。如此最需要考量的元素变成了如何减少拉拔力/离型力。影响拉拔力/离型力的因素有很多：树脂黏度、离型速度、新成型层面面积、新成型层面与离型膜高度距离。并且在这个过程中，还存在有未清理/脱落的固化碎粒，在成型平台60下降过程中挤压液晶显示屏30，或液晶显示屏30上的离型膜破损导致光敏材料到液晶显示屏30上固化，因此液晶显示屏30容易损坏且打印速度很慢。

菲涅尔透镜40(Fresnel透镜)一侧是平面，另一侧用一系列同心槽代替了传统透镜的曲面，浇铸成一个薄且轻的塑料板面。每个环带都相当于一个独立的折射面，十字剖面像许多小棱镜，这些环带都能使入射光线11会聚到一个共同的焦点。菲涅尔透镜40(Fresnel透镜)，简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹通过这些齿纹，可以达到对指定光谱范围的光带通(反射或者折射) 的作用.传统的打磨光学器材的带通光学滤镜造价昂贵。菲涅尔透镜40可以极大的降低成本。因为这些透镜非常薄，故由于吸收而损失的光能几乎很少。由于这奇特的螺纹设计，菲尼尔透镜可以镜广范围的入射光，聚集到一个焦点。典型的例子就是PIR(被动红外线探测器)。PIR广泛的用在警报器上。如果你拿一个看看，你会发现在每个PIR上都有个塑料的小帽子。这就是菲涅尔镜。小帽子的内部都刻上了齿纹。这种菲涅尔镜可以将入射光的频率峰值限制到10微米左右(人体红外线辐射的峰值)。菲涅尔螺纹透镜在效率和成像质量方面比较折中，高凹槽浓度就有高成像质量，然而低凹槽浓度却有好的效率(在聚光系统中有很好的应用)。因此，在液晶显示屏30在下方设置菲涅尔透镜40，已将液晶显示屏30投射出带有横截面图像形状的光斑经过菲涅尔透镜40聚焦再投射到透镜组50，透镜组50该带有横截面图像形状的光斑等比例地再投射到光敏树脂80平面使其发生凝固，达到一比一地投影液晶显示屏30的截面图像，完成该层横截面的打印。

本实用新型技术方案通过采用从上到下依次布设的发光源10、准直匀光阵列透镜20、液晶显示屏30、菲涅尔透镜40以及透镜组50，发光源10发射的光线11依次透过准直匀光阵列透镜20、液晶显示屏30、菲涅尔透镜40以及透镜组50，菲涅尔透镜40聚焦液晶显示屏30投射出带有横截面图像形状的光斑再投射到透镜组50，如此保证光线11能完成穿入透镜组50，也能将透镜组50的尺寸进行缩小以节约成本。最终透镜组50将带有横截面图像形状的光斑再等比例的投射出。提高液晶显示屏30显示图像的投影距离。

可以理解地，为了节约成本。所述透镜组50的横截面小于所述菲涅尔透镜40的横截面。菲涅尔透镜40能聚焦液晶显示屏30投射出带有横截面图像形状的光斑，使得液晶显示屏30投射出带有横截面图像形状的光斑能完全投入到透镜组50内，因此透镜组50的横截面尺寸可小于菲涅尔透镜40的横截面尺寸。

进一步地，为了确保图像投影的成像效果，所述菲涅尔透镜40贴紧所述液晶显示屏30。如上文介绍菲涅尔透镜40的一侧是平面，另一侧用一系列同心槽，菲涅尔透镜40的大小可大于或等于液晶显示屏30，同心槽一侧贴紧液晶显示屏30，使得液晶显示屏30的发射出来入射光线11能全部被接受，并使入射光线11会聚再投射到透镜组50。

进一步地，所述透镜组50与所述菲涅尔透镜40之间具有一定距离，该距离可为距离菲涅尔透镜40的焦距范围上下，以确保带有横截面图像形状的光斑能以清晰的方式投射到透镜组50。

进一步地，为了使得透镜组50的投影图像与液晶显示屏30的透光区的截面图像大小相同，所述透镜组50为凸透镜、凹透镜以及凹凸透镜三者中任意二者或三者的组合。在一实施例中，透镜组50由3-7块凸透镜或凹透镜或凹凸透镜中的任意两种或三种组成，凹凸透镜是中央部分较厚的透镜。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸(或正弯月形)等形式。薄凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜，较厚的凸透镜则有望远、发散或会聚等作用，这与透镜的厚度有关。可参考地，透镜的原理大致可为：将平行光线11(如阳光)平行于轴 (凸透镜两个球面的球心的连线称为此透镜的主光轴)射入凸透镜，光在透镜的两面经过两次折射后，集中在轴上的一点，此点叫做凸透镜的焦点(记号为F)，凸透镜在镜的两侧各有一焦点，如为薄透镜时，此两焦点至透镜中心的距离大致相等。凸透镜之焦距是指焦点到透镜中心的距离，通常以f表示。凸透镜球面半径越小，焦距越短。凸透镜可用于放大镜、老花眼及远视的人戴的眼镜、显微镜、望远镜的透镜等。凸透镜能成正立放大虚像、倒立放大实像、倒立等大实像、倒立缩小实像；凹透镜能成正立缩小虚像。

进一步地，为了透镜组50的成像效果好以及控制加工成本。在本实施例中，如图2所示，因为菲涅尔透镜40的原因，透镜组50能小于菲涅尔透镜 40设置，所述透镜组50包括从上到下依次间隔设置的第一透镜53、第二透镜54、第三透镜55、第四透镜56，所述第一透镜53和所述第二透镜54组成入射透镜组51，所述第三透镜55和所述第四透镜56构成出射透镜组52，所述第二透镜54与所述第三透镜55沿与中心轴相垂直的水平线呈对称设置，所述第一透镜53与所述第四透镜56也沿所述水平线呈对称设置，所述第一透镜53与所述第四透镜56为相同的凸透镜，所述第二透镜54与所述第三透镜55为相同的凹凸透镜。为了便于理解，第一透镜53、第二透镜54、第三透镜55、第四透镜56以镜头1、镜头2、镜头3、镜头4进行命名，镜头1、镜头2、镜头3、镜头4采用对称设置，镜头1、镜头4采用相同透镜，镜头 2、镜头3采用相同透镜，镜头1和镜头4的横截面不同于镜头2和镜头3的横截面以确保光线11进入，镜头1和、镜头4具有第一表面和第二表面，镜头1、镜头4的第一表面相对设置，镜头2、镜头3设置在镜头1与镜头4之间，镜头2、镜头3具有第三表面和第四表面，镜头2、镜头3的第三表面相对设置，即透过透镜组50的光线11，经镜头1的第二表面进入，由镜头4的第二表面透出，液晶屏可视为透光的开关，计算机将所需打印的截面传输到液晶屏，液晶屏的晶体部分按一定方式进行排布形成通路(透光区)以供光线11透过，未形成光路部分(非透光区)对光线11形成阻挡，最终由镜头4 透出的光线11构成的截面与透光区射出的光线11的截面呈等比例大小，换个理解方式，将透镜组50视为对称中心，透光区沿透镜组50进行对称显示，以此保证最终成像清晰，从而保证固化光敏材料后的成型件90的精度。

在另一实施例中，如图3、图4所示。为了加强透镜组50的成像效果。所述透镜组50包括从上到下依次间隔设置的第一透镜53、第二透镜54、第三透镜55、第四透镜56、第五透镜57、第六透镜58，所述第一透镜53、第二透镜54、第三透镜55组成入射透镜组51，所述第四透镜56、所述第五透镜57、所述第六透镜58组成出射透镜组52，所述第三透镜55与所述第四透镜56沿与中心轴相垂直的水平线呈对称设置，第二透镜54与第五透镜57沿与中心轴相垂直的水平线呈对称设置，第一透镜53与第六透镜58也沿水平线呈对称设置，第一透镜53与第六透镜58为相同的双面凸透镜，第二透镜 54与第五透镜57为相同的单面凸透镜，第三透镜55与第四透镜56为相同的双面凹透镜。透镜组50中镜头(透镜)的材质可为高透光材料，在本实施例中，透镜材料为玻璃，在其他实施例中，透镜材料可以为亚克力等具有高透光的材料。透镜的形状可以是圆形和方形等，对此不做限定。

在又一实施例中，如图4所示，第一透镜53与第六透镜58为相同的单面凸透镜，第二透镜54与第五透镜57为相同的单面凸透镜，第三透镜55与第四透镜56为相同的单面凹透镜。

进一步地，为了方便调整投影后图像的清晰度，所述透镜组50的焦距可调。具体地，透镜组50具有固定焦距或手动调节焦距或自动调节焦距的功能，焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指从透镜中心到光聚集之焦点的距离。可参考上文介绍。一种方式焦距调节方式中，可通过手调节透镜之间的距离，如相机镜头转动方式，进而调整其焦距。在另一种焦距调节方式中，可调节透镜组50与液晶显示屏30之间的距离，从而实现远近距离的打印，如在1mm～600mm范围内的打印。在又一种焦距调节方式中，可通过丝杆的带动进行调节。

本实用新型还提出一种光固化打印机，该光固化打印机包括机架、储料槽70、成型平台60、升降机构以及投影装置，该投影装置的具体结构参照上述实施例，由于本光固化打印机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，投影装置、升降机构以及储料槽70设于机架，储料槽70设于投影装置下方，储料槽70用于放置液态的光固化材料；成型平台60与升降机构固定连接，成型平台60位于储料槽70的上方，升降机构用于驱动成型平台60伸入或移出储料槽70。

光固化打印机工作原理是利用液晶屏LCD成像原理，在计算机及显示屏电路的驱动下，由计算机程序提供图像信号，在液晶屏幕上出现选择性的透明区域，紫外光透过透明区域，照射树脂槽内的光敏树脂80耗材进行曝光固化，每一层固化时间结束，平台托板将固化部分提起，让树脂液体补充回流，平台再次下降，模型与离型膜之间的薄层再次被紫外线曝光。由此逐层固化上升打印成精美的立体模型。所以通过这种原理成像的LCD 3D打印机，我们也叫“LCD 3DPrinter。它还会在树脂罐上闪烁完整的层，但是紫外线会通过LCD发出，LCD的屏幕充当遮罩，仅显示当前图层所需的像素。LCD 3D 打印机使用一系列UV LCD作为光源。LCD面板发出的光经过透镜组50以平行方式直接照射到构建区域上。

在本实施例中，投影方式与其他LCD 3D打印机不同，即采用上文介绍的上投影、下沉式，可参考地，打印的时候，首先成型平台60会下降到储料槽70最底部或升降机构控制让成型平台60下沉到液面下5/8/10mm等不同高度，不需要让成型平台60直接沉到储料槽70的底部，发光源10的光强可自行调整强弱，在打印不同材料的时候，可以自由设定不同的光强和功率。打印模型过程，同一款模型，可以设定在不同部位，采用不同的打印层厚，没有离型膜、永久性料缸、不需要更换离型膜以及料盘，后期保养成本极低。

进一步地，根据打印成型件90的最小需求。所述投影装置按第二预设距离设于所述成型平台60上方，所述第二预设距离为所述透镜组50的下表面到所述成型平台60的上表面的距离，所述第二预设距离范围在1mm～600mm。在成型件90打印完成后，成型平台60会抬起带着成型件90脱离储料槽70，可以理解地，成型件90需要有一定空间，即预留给成型件90的空间最小为1mm、最大为600mm，另一方面小于1mm或大于600mm对于透镜组50的要求过高，成本需要增加。在本实施例中，所述第二预设距离在171mm，能保证大部分的打印需求，可以理解地，透镜组50需要占据菲涅尔透镜40到成型平台60打印面之间一定的空间，透镜组50为了接收和投射的图像的大小和精度需要一定距离设置，因此，将透镜组50距离成型平台60的距离设置在171mm能实现远距离投光，保证投影出的幅面精度高，实现等比例打印，并且也能满足大部分的打印需要，光固化打印机的整体也能较为小巧。特别地，在本实施例中，如图2，菲涅尔透镜40到第一透镜53的距离为171mm，第四透镜56到成型件90的距离的设置为171mm，保证了透镜组50可以接受绝大部分液晶显示屏30投出的光，并且经透镜组50投影出的幅面精度高、并且光线均匀，投影成像能达到1:1。

进一步地，所述升降机构(图中未示出)包括安装于所述机架上并垂直于所述成型平台60的丝杆(图中未示出)；滑动装配于所述丝杆上并与所述成型平台60固定连接的滑块(图中未示出)；及安装于所述机架上并与所述丝杆一端装配的电机(图中未示出)，所述电机驱动所述丝杆转动并通过所述滑块带动所述成型平台60。具体地，投影装置用于实现将液态的光固化材料固化成固态的产品，储料槽70设置在投影装置的下方，用于装液态的光固化材料。机架靠近储料槽70设置，机架的一端深入储料槽70内部并连接有供成型件90层放置的成型平台60。升降机构设置在成型平台60与机架之间，用于当投影装置在成型平台60上每完成一次产品层的打印时，驱动成型平台60下降一个层厚。在本实施例中，升降机构11为市场上常规打印机采用的升降机构，具体机构可参照现有的打印机，在本方案的附图中不具体显示。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，包括：

从上到下依次布设的发光源、准直匀光阵列透镜、液晶显示屏、菲涅尔透镜以及透镜组；所述发光源用于发射能够固化光敏材料的光线；

所述发光源发射的光线透过所述准直匀光阵列透镜，所述准直匀光阵列透镜用于将所述发光源所发射光线变为匀直的光线；所述液晶显示屏用于在接收控制信号后形成与打印所需截面图像形状相匹配的透光区，所述透光区用以供所述光线穿过；

经过所述透光区的光线透过所述菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜将所述光线进行聚集并将其投射到所述透镜组，所述透镜组用于在接收经过所述菲涅尔透镜的光线后，将所述透光区形成的截面图像等比例的投射出所述透镜组。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述透镜组的横截面小于所述菲涅尔透镜的横截面。

3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜贴紧所述液晶显示屏。

4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述透镜组为凸透镜、凹透镜以及凹凸透镜三者中任意二者或三者的组合。

5.如权利要求4所述的投影装置，其特征在于，所述透镜组包括靠近所述液晶显示屏一侧的入射透镜组和朝向打印一侧的出射透镜组，其中，所述入射透镜组和所述出射透镜组中的透镜以二者之间的中心线对称设置。

6.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述透镜组包括从上到下依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，所述第一透镜和所述第二透镜组成入射透镜组，所述第三透镜和所述第四透镜构成出射透镜组，所述第二透镜与所述第三透镜沿与中心轴相垂直的水平线呈对称设置，所述第一透镜与所述第四透镜也沿所述水平线呈对称设置，所述第一透镜与所述第四透镜为相同的凸透镜，所述第二透镜与所述第三透镜为相同的凹凸透镜。

7.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述透镜组包括从上到下依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜组成入射透镜组，所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜组成出射透镜组，所述第三透镜与所述第四透镜沿与中心轴相垂直的水平线呈对称设置，第二透镜与第五透镜沿与中心轴相垂直的水平线呈对称设置，第一透镜与第六透镜也沿水平线呈对称设置，第一透镜与第六透镜为相同的双面凸透镜，第二透镜与第五透镜为相同的单面凸透镜，第三透镜与第四透镜为相同的双面凹透镜。

8.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述透镜组的焦距可调。

9.一种光固化打印机，其特征在于，包括：

机架、如权利要求1至8中任一项所述的投影装置、储料槽、成型平台以及升降机构；

所述投影装置、所述升降机构以及所述储料槽设于所述机架，所述储料槽设于所述投影装置下方，所述储料槽用于放置液态的光固化材料；所述成型平台与所述升降机构固定连接，所述成型平台位于所述储料槽的上方，所述升降机构用于驱动所述成型平台伸入或移出所述储料槽。

10.如权利要求9所述的光固化打印机，其特征在于，所述升降机构包括：

安装于所述机架上并垂直于所述成型平台的丝杆；

滑动装配于所述丝杆上并与所述成型平台固定连接的滑块；及

安装于所述机架上并与所述丝杆一端装配的电机，所述电机驱动所述丝杆转动并通过所述滑块带动所述成型平台。

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