CN219872088U - 光机系统和光固化打印机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光机系统和光固化打印机，涉及打印技术领域。本申请的光机系统包括至少两个投影装置，每个投影装置均包括辐照组件以及投影镜头，辐照组件包括光源和光阀，光源能够形成依次经过光阀、投影镜头的光束，各投影装置能够在同一个目标成像面上形成投影画面。通过两个及两个以上的辐照组件以及投影镜头，能够在目标成像面上形成两个及两个以上的投影画面，这些投影画面可以拼接或者重叠。该光机系统所形成的两个及两个以上的投影画面可拼接或重叠，可以用于打印较大体积的器件或提升打印速度。将多套投影装置都集成到同一个设备中，不仅提高了精度以及一致性，也简化了装配工艺。

Description

光机系统和光固化打印机

技术领域

本申请涉及打印技术领域，具体而言，涉及一种光机系统和光固化打印机。

背景技术

光固化打印机往往采用光机系统来实现打印材料的固化成型。相关技术中的光机系统使用单颗封装的LED光源，而且通常搭配一个光阀和一个投影镜头来构成投影装置。这种结构的光机系统的性能较差，因此存在一些局限性：比如打印速度难以提升，如果需要提升打印速度则需要提高功率或者减小打印幅面，但第一种方式又会对设备的寿命、稳定性带来较大考验，第二种方式会导致打印的器件尺寸受到限制，打印设备的适用性较差。

实用新型内容

本申请的目的包括提供一种光机系统和光固化打印机，其光机系统具有较佳的性能，有利于提升光固化打印机的打印速度。

本申请的实施例可以这样实现：

第一方面，本申请提供一种光机系统，包括至少两个投影装置，各投影装置均包括辐照组件以及投影镜头；辐照组件包括光源和光阀，光源能够发出依次经过光阀、投影镜头的光束；各投影装置能够在同一个目标成像面上形成投影画面。

在可选的实施方式中，至少一个投影装置的辐照组件还包括准直组件，准直组件设置于光源与光阀之间的光路上，用于对光束进行准直。

在可选的实施方式中，至少一个投影装置的辐照组件还包括中继组件，中继组件设置于光源与光阀之间的光路上，用于将光束汇聚至光阀。

在可选的实施方式中，至少一个投影装置的辐照组件还包括匀光组件，匀光组件设置于光源与中继组件之间的光路上，用于均匀光束。

在可选的实施方式中，光阀为反射式光阀，至少一个投影装置的辐照组件还包括分光组件，分光组件包括分光器件和补偿器件；其中，分光器件用于分隔光源发出的照明光束和经光阀调制得到的成像光束；补偿器件设置于分光器件与投影镜头之间，用于补偿光程差。

在可选的实施方式中，至少一个投影装置的辐照组件还包括透光件，透光件设置于补偿器件与投影镜头之间；透光件相对于补偿器件的偏转角度可调，以调节投影画面的分辨率。

在可选的实施方式中，至少一个投影装置的辐照组件还包括设置于光路中的滤光器件。

在可选的实施方式中，滤光器件设置于光源与光阀之间。

在可选的实施方式中，光源为LED光源、激发光源或者宽光谱光源。

在可选的实施方式中，至少两个投影装置所形成的投影画面相互重叠或拼接。

在可选的实施方式中，投影装置的投影方向可调；

和/或，

投影装置在目标成像面上的投影画面的大小可调。

在可选的实施方式中，至少一个投影装置还包括镜头调节机构，用于调节投影镜头相对于辐照组件的位置；镜头调节机构包括基座和夹持组件，辐照组件安装于基座，夹持组件连接于基座，夹持组件包括：

框架，框架连接于基座，框架形成容纳至少一部分投影镜头的调节空间；

设置于框架的弹性夹持件，弹性夹持件弹性抵接位于调节空间内的投影镜头的外周面，以夹持投影镜头并维持投影镜头的光轴沿第一方向延伸；

调节件，调节件连接于框架，调节件抵接投影镜头的外周面，调节件在垂直于第一方向的方向上位置可调。

在可选的实施方式中，弹性夹持件的数量为多个；各弹性夹持件沿圆周方向间隔设置，且围绕并共同夹持投影镜头。

在可选的实施方式中，框架朝向调节空间的一侧设置有多个安装孔，弹性夹持件设置于安装孔；

调节件的数量为多个；各调节件沿圆周方向间隔设置，且从垂直于第一方向的多个方向抵接投影镜头。

在可选的实施方式中，框架包括固定部和锁块，固定部连接于基座，固定部和锁块可拆卸地连接，固定部与锁块共同围成调节空间。

在可选的实施方式中，投影镜头的轴向上的一端设置有连接部，连接部用于与辐照组件可拆卸地连接，连接部上设置有限位滑槽；框架上设置有限位凸台，限位凸台用于与限位滑槽滑动配合，以约束投影镜头沿第二方向相对于限位凸台平移，第二方向垂直于第一方向；

框架上设置有导轨，导轨沿第三方向延伸，限位凸台与导轨滑动配合，第三方向垂直于第一方向和第二方向。

在可选的实施方式中，至少一个投影装置的投影镜头沿其光轴从物侧到像侧依次包括：

具有正光焦度的第一透镜；

具有负光焦度的第二透镜；

具有负光焦度的第三透镜；

具有正光焦度的第四透镜；

具有负光焦度的第五透镜；

具有正光焦度的第六透镜；

具有正光焦度的第七透镜；

具有正光焦度的第八透镜；

具有正光焦度的第九透镜；

第一透镜至第九透镜均为球面透镜。

在可选的实施方式中，第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

和/或，第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

和/或，第三透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

和/或，第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

和/或，第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

和/或，第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；

和/或，第七透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

和/或，第八透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

和/或，第九透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。

在可选的实施方式中，第一透镜的物侧面的曲率半径为40～50mm，像侧面的曲率半径为700～800mm；

和/或，第二透镜的物侧面的曲率半径为30～40mm，像侧面的曲率半径为12～18mm；

和/或，第三透镜的物侧面的曲率半径为-30～-40mm，像侧面的曲率半径为15～20mm；

和/或，第四透镜的物侧面的曲率半径为40～50mm，像侧面的曲率半径为-35～-40mm；

和/或，第五透镜的物侧面的曲率半径为-12～-18mm，像侧面的曲率半径为3000～5000mm；

和/或，第六透镜的物侧面的曲率半径为-50～-70mm，像侧面的曲率半径为-15～-20mm；

和/或，第七透镜的物侧面的曲率半径为80～120mm，像侧面的曲率半径为-25～-30mm；

和/或，第八透镜的物侧面的曲率半径为60～70mm，像侧面的曲率半径为-100～-120mm；

和/或，第九透镜的物侧面的曲率半径为20～30mm，像侧面的曲率半径为70～100mm。

在可选的实施方式中，第一透镜的厚度为5～7mm；

和/或，第二透镜的厚度为3.5～5mm；

和/或，第三透镜的厚度为1.2～1.8mm；

和/或，第四透镜的厚度为5～7mm；

和/或，第五透镜的厚度为1.2～1.8mm；

和/或，第六透镜的厚度为4～6mm；

和/或，第七透镜的厚度为4～6mm；

和/或，第八透镜的厚度为4～6mm；

和/或，第九透镜的厚度为4～6mm。

在可选的实施方式中，第一透镜的焦距f1与投影镜头的投影镜头焦距f满足：1≤f1/f≤8；

和/或，第二透镜的焦距f2与投影镜头的投影镜头焦距f满足：-7≤f2/f≤-0.5；

和/或，第三透镜的焦距f3与投影镜头的投影镜头焦距f满足：-7≤f3/f≤-0.5；

和/或，第四透镜的焦距f4与投影镜头的投影镜头焦距f满足：0.5≤f4/f≤7；

和/或，第五透镜的焦距f5与投影镜头的投影镜头焦距f满足：-8≤f5/f≤-0.5；

和/或，第六透镜的焦距f6与投影镜头的投影镜头焦距f满足：0.5≤f6/f≤9；

和/或，第七透镜的焦距f7与投影镜头的投影镜头焦距f满足：0.5≤f7/f≤6；

和/或，第八透镜的焦距f8与投影镜头的投影镜头焦距f满足：1≤f8/f≤7；

和/或，第九透镜的焦距f9与投影镜头的投影镜头焦距f满足：1≤f9/f≤7。

第二方面，本申请提供一种光固化打印机，包括上述第一方面中任一实施方式的光机系统，光机系统用于使位于目标成像面处的打印材料根据投影画面固化成型。

在可选的实施方式中，光固化打印机还包括用于容纳打印材料的料盘，料盘的底部可透光，光机系统的目标成像面位于料盘的底部。

本申请实施例的光机系统和光固化打印机的有益效果包括：

本申请实施例提供的光机系统包括至少两个投影装置，每个投影装置均包括辐照组件、光阀以及投影镜头，辐照组件能够形成依次经过光阀、投影镜头的光束，各投影装置能够在同一个目标成像面上形成投影画面。通过两个及两个以上的辐照组件、光阀以及投影镜头，能够在目标成像面上形成两个及两个以上的投影画面，这些投影画面可以拼接或者重叠。该光机系统应用于光固化打印机时，所形成的两个及两个以上的投影画面重叠，则可以加快光固化材料的固化速度，即提升打印速度。而这种提升打印速度的方式对单个辐照组件的功率、单个光阀的性能要求则较低，因此有利于提高辐照组件、光阀的使用寿命，同时也降低了散热要求。而且采用增加投影装置数量来提高总的光功率，这种方式减小了对单个辐照组件的性能要求，使得总的光功率上限较高，提升打印速度也更为容易。此外，如果将投影画面拼接起来，可以用于打印较大体积的器件。此外，上述光机系统，可以将多套光学系统布设在一个设备内，从而可以提高精度以及一致性，并简化装配工艺，进而提高了打印速度和幅面的可拓展性。

本申请实施例提供的光固化打印机包括上述的光机系统，因此具备较快的打印速度，并且辐照组件、光阀具有较长的使用寿命，系统稳定性较佳。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本申请一种实施例中光机系统的示意图(投影画面部分重叠)；

图2为本申请一种实施例中第一分光棱镜、第一光阀以及第一透光件的光路示意图；

图3为本申请一种实施例中第一投影画面和第二投影画面部分重叠的示意图；

图4为本申请一种实施例中光机系统的示意图(投影画面完全重叠)；

图5为本申请一种实施例中第一投影画面和第二投影画面完全重叠的示意图；

图6本申请一种实施例中光机系统的示意图(投影画面拼接)；

图7为本申请一种实施例中第一投影画面和第二投影画面拼接的示意图；

图8为本申请一种实施例中投影装置与目标成像面的示意图；

图9为本申请一种实施例中投影装置在第一视角下的爆炸视图；

图10为本申请一种实施例中投影装置在第二视角下的爆炸视图；

图11为本申请一种实施例中夹持组件与基座在第一视角下的爆炸视图；

图12为本申请一种实施例中夹持组件与基座在第二视角下的爆炸视图；

图13为本申请一种实施例中镜头调节机构在第一视角下的装配示意图；

图14为本申请一种实施例中镜头调节机构在第二视角下的装配示意图；

图15为本申请一种实施例中投影镜头的示意图；

图16为表1实施例中投影镜头的光学畸变图；

图17为表1实施例中投影镜头的MTF曲线图；

图18为本申请一种实施例中投影方法的流程图；

图19为本申请一种实施例中两个分割图像进行一维拼接的示意图；

图20为本申请一种实施例中四个分割图像进行二维拼接的示意图。

图标：010-光机系统；011-第一投影装置；012-第二投影装置；020-目标成像面；100-辐照组件；101-第一投影画面；102-第二投影画面；103-第一分割图像；104-第二分割图像；105-第三分割图像；106-第四分割图像；107-第五分割图像；108-第六分割图像；109-拼接重叠区域；110-光源；120-滤光器件；130-准直组件；140-匀光组件；150-中继组件；160-光阀；170-分光组件；171-分光器件；172-补偿器件；173-间隙介质；180-透光件；200-投影镜头；201-第一透镜；202-第二透镜；203-第三透镜；204-第四透镜；205-第五透镜；206-第六透镜；207-第七透镜；208-第八透镜；209-第九透镜；210-筒体；220-连接部；221-限位滑槽；222-镜头固定螺钉；230-光阑；300-镜头调节机构；310-基座；311-滑动部；312-定位销；320-夹持组件；321-框架；3211-固定部；3212-锁块；3213-锁块固定螺钉；3214-安装孔；3215-安装槽；3216-通孔；322-弹性夹持件；323-调节件；324-限位凸台；325-导轨；3251-端盖；3252-端盖固定螺钉；326-弹性抵持件；327-调节空间；330-支撑座；331-螺旋测微仪。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

相关技术的光固化打印机中，其光机系统使用单颗封装的LED光源，通常搭配一个光阀(Light Valve)和一个投影镜头来构成投影装置。这种结构的光机系统的性能较差，因此3D打印存在一些局限性。比如在现有的LED驱动功率与光阀的物理分辨率条件下，如果要提高打印速度，有以下两种方式：一是在投影画面尺寸不变的情况下，加大LED的驱动电流，比如电流加大一倍，打印速度可提升50％；二是在投影画面分辨率不变的情况下，缩小投影画面的面积，面积缩小一倍，打印速度也近似提升一倍(单位面积的光照强度提升)。以上两种方法虽然可以提升打印速度，但也存在明显的缺陷。第一种方式会严重缩短LED使用寿命，缩短光阀的使用寿命，而且受当前LED性能的限制，增加的输出的光功率比例有限。此外，为了满足LED工作温度的需求，需要增大LED散热器体积，甚至加大风扇转速，这将会产生比较大噪声，使用户使用体验下降。第二种方式减小了投影画面，必然会导致能够打印的器件尺寸受限，无法打印大尺寸器件。另外，因为每个光阀都是标准品，都有固定的分辨率，受限于加工工艺，光阀的分辨率不能无限增加，所以一些光机在光阀与投影镜头之间增加一个振镜，通过控制振镜中的平板玻璃的偏转，来实现分辨率的提升。此方法是通过插值的方式来实现分辨率的提升，每个像素的锐利度比初始的要差；而且此方法只能够提升投影画面的分辨率，不能够提升打印速度。

为了改善现有相关技术中光固化打印机打印速度难以提升，或者难以兼顾打印速度和设备寿命、适用性等问题中的至少一个问题，本申请实施例提供一种光机系统，通过使用多个投影装置(即采用多个光源、光阀和投影镜头)来提升打印速度，同时兼顾光阀、光源等器件的使用寿命，并且打印器件尺寸不易受限，适用性广。

本申请实施例提供的光机系统包括至少两个投影装置，每个投影装置均包括辐照组件以及投影镜头，辐照组件包括光源、光阀，光源能够形成经过光阀、投影镜头的光束，各投影装置能够在同一个目标成像面上形成投影画面。目标成像面可以位于墙面或者幕布，在应用到光固化打印机中时，目标成像面则位于需要将打印材料固化成型的位置。图1为本申请一种实施例中光机系统010的示意图(投影画面部分重叠)。在图1所示的实施例中，光机系统010包括两个投影装置，为了方便描述，分别将两个投影装置命名为第一投影装置011和第二投影装置012。第一投影装置011形成的投影画面为第一投影画面101，第二投影装置012形成的投影画面为第二投影画面102。

第一投影装置011和第二投影装置012均包括辐照组件100和投影镜头200，第一投影装置011和第二投影装置012可以具有完全相同的配置(包括各器件的型号和组装方式)，也可以具有差异化的配置。需要说明的是，上述提及的辐照组件100用于辐射紫外光，并形成特定形状的图像，用于打印，其可包括光源110等器件。下面首先对第一投影装置011进行详细介绍。

在本实施例中，第一投影装置011的辐照组件100除了包括光源110、光阀160之外，还可以包括准直组件130、匀光组件140以及中继组件150。准直组件130、匀光组件140以及中继组件150设置于光源110与光阀160之间的光路上。具体的，光源110、准直组件130、匀光组件140以及中继组件150沿着光束的传播方向依次设置。

光源110可以是LED光源110或者激发光源110等半导体光源110。在光源110为激发光源110的情况下，第一投影装置011中还可以设置光波长转换器(图中未示出)，光波长转换器可以将入射光线的波长转换为另一种波长。光源110的光束经过光波长转换器处理后出射的光线再经过下游的准直组件130、匀光组件140。此外，光源110还可以是独立封装的宽光谱光源110，例如高压汞灯。光源110的峰值波长可以为355nm，365nm，385nm，405nm，460nm等现有一些常见的波长，也可以是300nm～700nm范围内其它任何一个波段。

准直组件130用于对辐照组件100发出的光束进行准直，使光束准直为平行光，然后入射到匀光组件140中。

匀光组件140设置在准直组件130与中继组件150之间，匀光组件140能够对光束进行整形，经过整形的光束经过中继组件150后汇聚至光阀160上，能够形成一定形状且高均匀性的光斑。匀光组件140可包括常见的双面阵列复眼、异型双面阵列复眼、单面阵列的复眼或者异型单面阵列的复眼；也可以包括入光口与出光口尺寸一致的光棒、入光口与出光口尺寸不一致的锥光棒；或者内部为空气但入光口与出光口尺寸一致的光腔、内部为空气但入光口与出光口尺寸不一致的锥光腔、DOE等。

中继组件150将匀光组件140出射的光束汇聚到光阀160的表面。

准直组件130、匀光组件140以及中继组件150的具体结构和原理可以参考现有技术中的准直设备、匀光设备以及中继设备，此处不再赘述。

光阀160具有光束调制作用，是一种可以反射光或者透过光的快门装置，决定了投影画面的具体形态。本实施例中，光阀160可以控制光束偏转，决定光束是否能够进入到投影镜头200。光阀160可以选用数字微镜器件(DMD)光阀160、硅基液晶(Liquid Crystal onSilicon，LCOS)光阀160、液晶(LCD)光阀160等中的一种。

光阀160可以是反射式或者透射式，在本实施例中，光阀160为反射式光阀160。进一步的，辐照组件100还包括分光组件170，分光组件170包括分光器件171和补偿器件172。其中，分光器件171用于分隔光源110发出的照明光束和经光阀160调制得到的成像光束。补偿器件172设置于分光器件171与投影镜头200之间，用于补偿光程差。本实施例中，由中继组件150射出的光束经过分光组件170投射到光阀160，然后经过光阀160反射回分光组件170，光束穿过分光组件170后进入投影镜头200。

在一个实施例中，分光器件171可以为本领域任意一种将照明光束和成像光束分隔开的器件，例如可以为分光棱镜。补偿器件172可以为本领域任意一种用于补偿光程差的器件，如补偿棱镜。分光器件171和补偿器件172在光路中的具体设置位置不做限制，能够分别满足上述将照明光束和成像光束分隔开，以及补偿光程差即可。需要说明的是，照明光束为辐照组件100发出后未经过光阀160调制的光束。而成像光束为经光阀160调制得到的光束。

在一个具体示例中，照明光束可以先经过补偿棱镜，再经过分光棱镜，后经过光阀160反射后经过分光棱镜直接进入投影镜头200。在另一个具体示例中，如图2所示，为本申请一种实施例中分光组件170、光阀160以及透光件180的光路示意图。如图2所示，本实施例中，分光器件171为分光棱镜，补偿器件172为补偿棱镜，二者之间具有间隙介质173。在光阀160为DMD时，间隙介质173可以为空气间隙，在光阀160为LCOS时，间隙介质173可以为PBS膜。分光器件171用于将进入分光器件171的照明光束和经光阀160调制的成像光束分隔开。具体的，光束从分光器件171入射，并经分光器件171反射后到达光阀160，光阀160对到达的光束进行调制，并将该光束反射。光阀160反射的光束依次穿过分光器件171以及补偿器件172，且从补偿器件172射出。补偿器件172用于补偿光程差，具体为补偿分光器件171引起的光程差。若不采用补偿器件172的情况下，成像只有局部清晰，大部分不清晰，投影画面会是梯形形状甚至会导致投影不出画面。

进一步的，辐照组件100还包括透光件180，透光件180设置于补偿器件172与投影镜头200之间。具体的，透光件180可以为平板玻璃。透光件180相对于补偿器件172的偏转角度可调，以调节第一投影画面101的分辨率。具体的。第一透光件180通过倾斜，使得像素位置发生偏移，从而实现像素的数量增加，进而改变第一投影画面101的分辨率。当第一投影画面101具有更高的分辨率时，能够提升打印精度，令打印出来的产品更加精致。透光件180可选为平板玻璃。透光件180可以设置为手动调节偏转角度；或者，在第一投影装置011中增设一个驱动件(比如步进电机)来驱动透光件180进行偏转，使其受控地进行调节。

进一步的，第一投影装置011还包括设置于光路中的滤光器件120，滤光器件120可以过滤光束中的一部分光线。比如，滤光器件120仅供某一个需要的波长或波段范围内的光线通过，而其他波长的光线则被阻拦；或者，滤光器件120供某一个偏振方向的光线通过，其他偏振方向的光线则被反射。当光源110选用宽光谱光源110(例如高压汞灯)，经过滤光器件120后可得到窄波段。光源110选用激发光源110的情况下，光源110入射到光波长转换器后，出射的光可以经过滤光器件120滤光。

滤光器件120可以是具有滤光作用的玻璃片或者棱镜，可以是偏振分光棱镜(PBS)、PCS滤光片、半透半反滤光片，或者其他任意比例透射比的滤光片、带通滤波器等。

滤光器件120可以设置于光源110与光阀160之间。具体在本实施例中，滤光器件120设置在光源110与准直组件130之间。应当理解，在其他实施例中，滤光器件120也可以设置在第一投影装置011的光路中的其他位置，比如分光组件170与投影镜头200之间。应当理解，在无滤光需求的情况下，第一投影装置011中也可以不设置第一滤光器件120。

投影镜头200可以由一个或多个透镜组成，投影镜头200能够将经过光阀160调制后的光线信息清晰地的投影到目标成像面020上。

在本实施例中，第一投影装置011与第二投影装置012具备相同的结构，因此第二投影装置012也相应地包括第一投影装置011中所包含的所有器件。第一投影装置011可以与第二投影装置012对称设置。在可选的其他实施例中，第一投影装置011与第二投影装置012可以具备不同的结构，比如，第二投影装置012中省略部分上述列举的组件(或器件)，或者采用型号、尺寸不同的组件(或器件)。

上述实施例以光机系统010包含两个投影装置为例进行介绍，在可选的其他实施例中，光机系统010还可以包含更多的投影装置，比如采用三个、四个甚至更多的投影装置，从而使光机系统010能够同时在目标成像面020形成更多的投影画面。

在本实施例中，至少两个投影装置所形成的投影画面相互重叠或拼接。应理解，投影画面的重叠包含了部分重叠或者完全重叠。图3为本申请一种实施例中第一投影画面101和第二投影画面102部分重叠的示意图。图1实施例的光机系统010在目标成像面020上的投影画面如图3所示，第一投影画面101和第二投影画面102部分重叠。图4为本申请一种实施例中光机系统010的示意图(投影画面完全重叠)；图5为本申请一种实施例中第一投影画面101和第二投影画面102完全重叠的示意图。图4实施例的光机系统010在目标成像面020上的投影画面如图5所示，第一投影画面101和第二投影画面102完全重叠。图6本申请一种实施例中光机系统010的示意图(投影画面拼接)；图7为本申请一种实施例中第一投影画面101和第二投影画面102拼接的示意图。图6实施例的光机系统010在目标成像面020上的投影画面如图7所示，第一投影画面101和第二投影画面102拼接。

可选的，投影装置的投影方向可调，使得第一投影画面101和第二投影画面102能够通过调整位置来实现重叠或者拼接。投影方向的调整可以是调整投影镜头200的出光方向，也可以是第一投影装置011整体偏转。在可选的另一种实施例中，投影装置在目标成像面020上的投影画面的大小可调，具体可通过投影镜头200调整。当目标成像面020与投影镜头200的距离一定时，可以通过调整投影画面大小来使不同的投影画面重叠或者拼接，甚至分离。

通过使投影装置的投影方向可调和/或投影画面的大小可调，使得多个投影画面的相对位置关系可以根据需要进行调整，因此能够更好地满足用户的使用需求。

为了进一步阐述第一投影装置011和第二投影装置012的结构，下面特对其进一步的说明。

图8为本申请一种实施例中投影装置与目标成像面020的示意图。请参照图8，本实施例提供的投影装置，其除了包括投影镜头200、辐照组件100之外，还包括镜头调节机构300。其中，投影镜头200轴向上的一端与辐照组件100配合，辐照组件100发射出的光在经过投影镜头200后投射到目标成像面020上，形成图像。在本实施例中，辐照组件100包括外壳以及设置于外壳内的光源110、光阀160等器件，辐照组件100内部具体结构可以参考上述对图1、图2实施例的相关介绍。

在本实施例中，投影镜头200包括筒体210、设置于筒体210中的镜片(图中未示出)以及设置于筒体210端部的连接部220，投影镜头200可通过连接部220与辐照组件100的外壳固定连接。投影镜头200的连接部220可以通过镜头固定螺钉222与辐照组件100的外壳可拆卸地连接。具体的，连接部220为矩形板体，四个镜头固定螺钉222设置于连接部220的四个角部，从而使连接部220能够稳固地与辐照组件100连接。投影镜头200内部的具体结构和工作原理可以参考现有技术，此处不再赘述。

图9为本申请一种实施例中投影装置在第一视角下的爆炸视图；图10为本申请一种实施例中投影装置在第二视角下的爆炸视图。如图9和图10所示，本实施例提供的镜头调节机构300包括基座310、夹持组件320以及支撑座330。其中，基座310用于安装辐照组件100，固定辐照组件100的位置。夹持组件320连接于基座310，用于夹持投影镜头200，使投影镜头200与辐照组件100之间保持大体固定的相对位置关系，并可通过夹持组件320对投影镜头200的位置进行微调，通过微调，即可使得投影镜头200与辐照组件100之间的相对位置处于最佳，光机系统010的成像精度也就较高。基座310连接于支撑座330，基座310相对于支撑座330的位置可调，以使得投影镜头200和辐照组件100的整体结构相对于目标成像面020的距离可以调节。在本实施例中，投影镜头200在被夹持组件320夹持时，其光轴沿第一方向(即图中z方向)延伸，夹持组件320可以调节投影镜头200在垂直于第一方向的方向上的位置。通过调节基座310相对于支撑座330的位置，则可以调节投影镜头200和辐照组件100的整体结构在第一方向上的位置，由于投影镜头200和目标成像面020在第一方向上间隔，因此调节基座310相对于支撑座330的位置，也就相当于调节投影镜头200与目标成像面020的距离。

在本实施例中，基座310滑动连接于支撑座330，支撑座330上设置有螺旋测微仪331，螺旋测微仪331的测杆沿第一方向延伸，测杆的端部与基座310传动连接。具体的，基座310上固定连接一个滑动部311，并通过滑动部311与支撑座330滑动连接，螺旋测微仪331的测杆端部连接于滑动部311。通过旋转螺旋测微仪331，可以使其测杆沿轴向伸缩，从而带动基座310在第一方向上运动，如此可以调节投射的幅面尺寸到合适大小，以便于后续投射画面调心。使用螺旋测微仪331来驱动基座310，其调节精度高，而且通过记录调节后对应的读数可以为后续调节提供参考；或者，在镜头调节机构300仅用于调节投影镜头200位置，其不属于光机系统010的一部分的情况下，通过记录调节后对应的读数可获知光机系统010中由该镜头调节机构300所调节的不同投影镜头200在第一方向上的一致性。

在一个实施例中，夹持组件320包括框架321、弹性夹持件322和调节件323。调节件323连接于框架321，调节件323用于抵接投影镜头200的外周面，调节件323在垂直于第一方向的方向上位置可调。在本实施例中，调节件323为螺接于框架321的调节螺钉。框架321连接于基座310，框架321形成用于容纳至少一部分投影镜头200的调节空间327(见图14)。弹性夹持件322设置于框架321，弹性夹持件322用于弹性抵接位于调节空间327内的投影镜头200的外周面(也即投影镜头200的筒体210的外周面)，以夹持投影镜头200并维持投影镜头200的光轴沿第一方向延伸。

作为调节件323的调节螺钉螺接于框架321，调节螺钉的前端用于抵接投影镜头200的外周面，通过旋拧调节螺钉，则可以推动投影镜头200在其径向上移动，也即调节投影镜头200在垂直于第一方向的方向上的位置。调节过程中，弹性夹持件322会发生形变，并保持抵接于投影镜头200。在可选的其他实施例中，调节件323还可以为本领域任意一种能够抵持投影镜头200的结构，其用于推动投影镜头200产生位置偏移。在一个具体示例中，调节件323可以包括推出棒，推出棒可沿自身轴向移动并通过锁紧机构锁定位置；可选的，推出棒套设于锁紧机构中，且一端抵持于投影镜头200。

图11为本申请一种实施例中夹持组件320与基座310在第一视角下的爆炸视图；图12为本申请一种实施例中夹持组件320与基座310在第二视角下的爆炸视图；图13为本申请一种实施例中镜头调节机构300在第一视角下的装配示意图；图14为本申请一种实施例中镜头调节机构300在第二视角下的装配示意图。请结合图11至图14，在本实施例中，框架321包括固定部3211和锁块3212，固定部3211连接于基座310，固定部3211和锁块3212可拆卸地连接，固定部3211与锁块3212共同围成框架321的调节空间327，换言之，固定部3211与锁块3212共同包围投影镜头200。在本实施例中，固定部3211大体呈U形，其开口朝向第二方向(即图中x方向)，第二方向垂直于第一方向。锁块3212可拆卸地连接于固定部3211的开口处，从而将投影镜头200包围在框架321内。通过装卸锁块3212，能够更加方便地将投影镜头200安装至调节空间327内或者将其从调节空间327内取出。在本实施例中，锁块3212通过两个锁块固定螺钉3213与固定部3211连接；在可选的其他实施例中，锁块3212也可以通过卡扣结构与固定部3211实现可拆卸地连接。

应当理解，在本申请的其他实施例中，框架321也可以是一体式的，在这种情况下，投影镜头200可以沿第一方向穿入到框架321的调节空间327内，并被夹持组件320夹持。

进一步的，夹持组件320包括沿圆周方向间隔设置的多个弹性夹持件322，多个弹性夹持件322用于围绕并共同夹持投影镜头200。在本实施例中，夹持组件320包括四个弹性夹持件322，四个弹性夹持件322沿圆周方向均匀间隔设置，这样可以使投影镜头200受到各个弹性夹持件322的抵接力在投影镜头200的周向上相对均匀。在本实施例中，两个弹性夹持件322设置于锁块3212的内侧，另外两个弹性夹持件322设置于固定部3211的内侧。应当理解，框架321具有朝向调节空间327的内侧和背离调节空间327的外侧，锁块3212的内侧和固定部3211的内侧构成了框架321的内侧。本实施例中，框架321朝向调节空间327的一侧设置有多个安装孔3214，弹性夹持件322设置于安装孔3214。

在可选的其他实施例中，弹性夹持件322的数量可以根据需要进行增减，比如使用三个、五个或六个弹性夹持件322共同夹持投影镜头200。在其他一些实施例中，也可以利用弹性夹持件322与调节件323来共同夹持投影镜头200，因此不要求多个弹性夹持件322围绕投影镜头200设置。在这种情况下，框架321上可以设置两个、甚至一个弹性夹持件322，同样能够利用夹持组件320夹持投影镜头200并实现投影镜头200位置的调节。

可选的，弹性夹持件322为弹簧柱塞，具体可选为滚轮型弹簧柱塞，这种弹簧柱塞由滚珠和弹簧组成，滚珠位于弹簧的一端并用于接触作用物体。弹簧柱塞的滚珠可以自由滚动，以减小在投影镜头200调节过程中投影镜头200相对于弹簧柱塞的摩擦阻力。弹簧柱塞的具体结构和工作原理可以参考现有技术，此处不再赘述。

在本实施例中，夹持组件320包括沿圆周方向间隔设置的多个调节件323，多个调节件323用于从垂直于第一方向的多个方向抵接投影镜头200。本实施例中，调节件323与弹性夹持件322的数量相等(也为四个)，调节件323与弹性夹持件322在圆周方向上交替间隔设置。进一步的，调节件323在圆周方向上的间隔也是均匀的。具体的，本实施例中调节件323从框架321的外侧旋入螺孔，调节件323的前端伸入至框架321的内侧，从而抵接投影镜头200。其中，两个调节件323可沿第二方向抵接投影镜头200的外周面(作用力方向相反)，另外两个调节件323可沿第三方向(即图中y方向)抵接投影镜头200的外周面(作用力方向相反)。根据调节需要旋拧四个调节件323，便可以在第二方向和第三方向上调节投影镜头200的位置。应注意，在旋入一个调节件323时，相对的另一个调节件323应当适当旋出一段距离，避免阻挡投影镜头200移动。在投影镜头200被调节件323推动时，至少部分弹性夹持件322会发生形变，并且弹性夹持件322始终保持夹持投影镜头200，因此投影镜头200在位移过程中弹性夹持件322能够提供一定阻力，从而使投影镜头200的移动比较稳定，不容易抖动、失控。在本实施例中，三个调节件323穿设于框架321的固定部3211(其中一个调节件323还穿过了基座310)，另一个调节件323穿设于锁块3212。

在可选的其他实施例中，调节件323的数量可以进行调整，比如仅使用一个调节件323，该调节件323与弹性夹持件322共同夹持投影镜头200，调节投影镜头200在一个方向上的位置；或者，使用两个调节方向相互垂直的调节件323，两个调节件323与弹性夹持件322共同夹持投影镜头200，调节投影镜头200在第二方向和第三方向上的位置；或者，使用三个、五个或者更多的调节件323，使得多个调节件323能够共同稳固地夹持固定投影镜头200。

本实施例中，投影镜头200的连接部220上设置有限位滑槽221，框架321上设置有限位凸台324，限位凸台324用于与限位滑槽221滑动配合，以约束投影镜头200沿第二方向相对于限位凸台324平移。进一步的，框架321上设置有导轨325，导轨325沿第三方向延伸，限位凸台324与导轨325滑动配合。通过限位滑槽221与限位凸台324的滑动配合关系，以及限位凸台324与导轨325的配合关系，使得投影镜头200既可以在第二方向上相对于基座310移动，也可以带动限位凸台324一起在第三方向上相对于基座310移动，因此可以满足在垂直于第一方向的平面上调节位置的需求，而且在限位滑槽221、导轨325的导向作用下，移动会更加平稳。在本实施例中，限位滑槽221在第二方向上的尺寸大于限位凸台324，限位滑槽221和限位凸台324在第三方向上的尺寸相当，因此可以限制限位凸台324仅能够在第二方向上相对于限位滑槽221滑动。进一步的，限位凸台324的垂直于第一方向的截面的形状可选为非圆，在本实施例中具体为矩形，因此能够限制限位凸台324与限位滑槽221的相对转动，也就避免了投影镜头200绕其光轴(或平行于光轴的其他轴线)转动，使得投影镜头200仅能够平移，如此避免了投影镜头200在调节位置的过程中产生不必要地偏转。

具体的，框架321上设置有安装槽3215，导轨325设置于安装槽3215内，限位凸台324的局部嵌设于安装槽3215内并与导轨325滑动配合，安装槽3215在第三方向上的尺寸大于限位凸台324在第三方向上的尺寸，使得限位凸台324可以在第三方向上相对于框架321平移。在本实施例中，安装槽3215内设置有两个圆柱状的导轨325，两个导轨325平行间隔设置，限位凸台324上设置有两个与导轨325滑动配合的配合孔，如此使得限位凸台324能够稳定地在导轨325上滑移。在可选的其他实施例中，导轨325的具体形式以及与限位凸台324的配合方式可以进行调整，比如导轨325为T形台，限位凸台324上设置有与T形台配合的T形槽。

参照图13，在本实施例中，框架321的固定部3211上设置有两个通孔3216，通孔3216从固定部3211的外侧延伸至安装槽3215，两个导轨325通过两个通孔3216插入到安装槽3215内。为了阻挡导轨325从通孔3216向外滑落，固定部3211的外侧还设置有端盖3251，端盖3251通过端盖固定螺钉3252连接于固定部3211，端盖3251能够封堵通孔3216位于固定部3211外侧的一端，从而阻挡导轨325向外滑落。进一步的，为了保证导轨325自身的稳定性，安装槽3215的内壁还设置有与导轨325端部配合的限位孔，限位孔为盲孔。安装导轨325时，先将导轨325的一端伸入安装槽3215，然后进一步插入至安装槽3215内的限位孔中，最后安装端盖3251。

在本实施例中，框架321上还设置有弹性抵持件326，弹性抵持件326用于弹性抵接投影镜头200，并向投影镜头200提供朝向辐照组件100移动的趋势。应当理解，在调节投影镜头200位置的过程中，投影镜头200与辐照组件100是没有被锁定的，换言之，镜头固定螺钉222没有安装或者没有锁紧，因此使用弹性抵持件326来将投影镜头200压靠在辐照组件100的外壳上，使得投影镜头200在第一方向上的位置较为稳定。在本实施例中，弹性抵持件326沿第一方向弹性抵接连接部220，弹性抵持件326的数量为四个，以提高抵接时的稳定性。弹性抵持件326可选为弹簧柱塞。

在本实施例中，基座310上设置有定位销312，定位销312用于与辐照组件100插接配合，以限定辐照组件100相对于基座310的位置。在安装辐照组件100时，可先将辐照组件100与定位销312插接，然后使用螺钉或者其他夹持结构将辐照组件100固定于基座310，如此可以提高辐照组件100的安装精度。

本申请实施例中，对投影镜头200进行位置调节的过程如下：

1)在锁块3212取下的情况下，先将投影镜头200和辐照组件100安装于镜头调节机构300上，投影镜头200放入框架321的固定部3211内，限位凸台324插入限位滑槽221中；辐照组件100与定位销312插接，并与基座310固定，不装配镜头固定螺钉222或者镜头固定螺钉222不锁死，使得投影镜头200能够相对于辐照组件100在一定范围内移动；弹性抵持件326抵接于投影镜头200的连接部220，将投影镜头200压在辐照组件100的外壳上。

2)将锁块3212安装到固定部3211，投影镜头200被夹持组件320的弹性夹持件322所夹持，完成调节前的准备工作。

3)将一个标准图面置于目标成像面020，此标准图面即为投影镜头200调节所要对齐的目标图面，此标准图面可以为带有标定图案的显像纸，半透玻璃，或者其他可供观测的平面。

4)通过调节基座310相对于滑块的位置，可以调节投射的画面尺寸到合适大小以便于后续投射画面调心；然后通过调节位于投影镜头200四个方位成90度排列的调节件323即可使投影镜头200在第二方向、第三方向上移动，对齐标准图面后即完成调心过程。

5)利用镜头固定螺钉222将投影镜头200与辐照组件100的相对位置锁死。

在本实施例中，镜头调节机构300可作为光机系统010的一部分，投影镜头200的调节工作完成后，可以将含有镜头调节机构300的光机系统010整体安装至光固化打印机，在此基础上可以用调节件323将投影镜头200夹紧。在其他实施例中，镜头调节机构300可以是一个独立于光机系统010之外的调节工具，当投影镜头200与辐照组件100的相对位置锁死之后，可以将已经紧固连接的投影镜头200和辐照组件100从镜头调节机构300上取下，然后安装到光固化打印机中。

本申请实施例提供的光固化打印机(图中未示出)，包括前述实施例提供的光机系统010。

在本实施例中，通过弹性夹持件322可将框架321的调节空间327内的投影镜头200夹住，由于弹性夹持件322的弹性特质，投影镜头200在垂直于其轴向的方向上仍有一定的可位移量。通过旋转调节件323可以推动投影镜头200产生位移，这种推动是缓慢的，相对于直接用手推动或敲击投影镜头200，使用调节件323能够使投影镜头200的位置调节更加可控。并且，通过弹性夹持件322夹持投影镜头200，弹性夹持件322能够在投影镜头200调节过程中提供阻力，使得投影镜头200在调节过程中相对稳定，防止投影镜头200不受控地位移。当投影镜头200调节至合适的位置后，可以利用相关锁紧结构来锁定投影镜头200与辐照组件100的相对位置，从而完成调节。可见，利用本申请提供的镜头调节机构300可以对投影镜头200相对于辐照组件100的位置进行可控地、精确地调节。

图15为本申请一种实施例中投影镜头200的示意图。如图15所示，本实施例提供的镜头组件沿其光轴(即图中点划线L)从物侧(图15中为左侧)到像侧(图15中为右侧)依次包括第一透镜201、第二透镜202、第三透镜203、第四透镜204、第五透镜205、第六透镜206、第七透镜207、第八透镜208以及第九透镜209。其中，第一透镜201具有正光焦度，第二透镜202具有负光焦度，第三透镜203具有负光焦度，第四透镜204具有正光焦度，第五透镜205具有负光焦度，第六透镜206具有正光焦度，第七透镜207具有正光焦度，第八透镜208具有正光焦度，第九透镜209具有正光焦度。当透镜具有正光焦度时，其对光束具有收束(汇聚)作用，当透镜具有负光焦度时，其对光束具有发散作用。

本实施例提供的投影镜头200使用在投影装置中时，辐照组件100的光线从投影镜头200的像侧进入，从投影镜头200的物侧射出；根据光的可逆性，在其他实施例中，辐照组件100的光线也可以从投影镜头200的物侧进入，从投影镜头200的像侧射出。

在本申请实施例中，第一透镜201至第九透镜209均为球面透镜，也即，第一透镜201、第二透镜202、第三透镜203、第四透镜204、第五透镜205、第六透镜206、第七透镜207、第八透镜208以及第九透镜209均为球面透镜。

本申请实施例提供的投影镜头200，通过对各透镜的光焦度正负关系以及排列顺序的合理设置，使得在使用数量较少的透镜的同时，也能够保证较佳的成像效果，有利于设备的小型化。并且，各个透镜均采用球面透镜，能够较大程度地降低制造成本。

进一步的，在本实施例中，第一透镜201的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜202的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜203的物侧面和像侧面均为凹面；第四透镜204的物侧面和像侧面均为凸面；第五透镜205的物侧面和像侧面均为凹面；第六透镜206的物侧面为凹面，像侧面为凸面；第七透镜207的物侧面和像侧面均为凸面；第八透镜208的物侧面和像侧面均为凸面；第九透镜209的物侧面为凸面，像侧面为凹面。应理解，透镜的物侧面即朝向物侧的一面，也即图中的左侧面；透镜的像侧面即朝向像侧的一面，也即图中的右侧面。在可选的其他实施例中，第一透镜201至第九透镜209的形状可以部分地选用上述形状，或者完全不同于上述形状，但应当保证各透镜的光焦度正负关系不变。

进一步的，第一透镜201的物侧面的曲率半径为40～50mm，像侧面的曲率半径为700～800mm；第二透镜202的物侧面的曲率半径为30～40mm，像侧面的曲率半径为12～18mm；第三透镜203的物侧面的曲率半径为-30～-40mm，像侧面的曲率半径为15～20mm；第四透镜204的物侧面的曲率半径为40～50mm，像侧面的曲率半径为-35～-40mm；第五透镜205的物侧面的曲率半径为-12～-18mm，像侧面的曲率半径为3000～5000mm；第六透镜206的物侧面的曲率半径为-50～-70mm，像侧面的曲率半径为-15～-20mm；第七透镜207的物侧面的曲率半径为80～120mm，像侧面的曲率半径为-25～-30mm；第八透镜208的物侧面的曲率半径为60～70mm，像侧面的曲率半径为-100～-120mm；第九透镜209的物侧面的曲率半径为20～30mm，像侧面的曲率半径为70～100mm。在上述实施例中，曲率半径为正，表示该面向物侧(左)拱起，曲率半径为负，表示该面向像侧(右)拱起。换言之，当物侧面的曲率半径为正时为凸面，曲率半径为负时为凹面；当像侧面的曲率半径为正时为凹面，曲率半径为负时为凸面。

进一步的，第一透镜201的厚度为5～7mm；第二透镜202的厚度为3.5～5mm；第三透镜203的厚度为1.2～1.8mm；第四透镜204的厚度为5～7mm；第五透镜205的厚度为1.2～1.8mm；第六透镜206的厚度为4～6mm；第七透镜207的厚度为4～6mm；第八透镜208的厚度为4～6mm；第九透镜209的厚度为4～6mm。应注意，上述限定的各个透镜的厚度为透镜在光轴穿过的位置(也即中心位置)的厚度。在可选的其他实施例中，各透镜的厚度可以部分选择上述的厚度限定，或者各透镜完全采用其他的厚度值。

进一步的，投影镜头200的镜头焦距f满足：8mm≤f≤30mm。该镜头焦距f即第一透镜201至第九透镜209这九片透镜的组合焦距。

在本实施例中，各透镜的焦距与投影镜头200的镜头焦距f的关系如下：

第一透镜201的焦距f1与投影镜头200的镜头焦距f满足：1≤f1/f≤8；

第二透镜202的焦距f2与投影镜头200的镜头焦距f满足：-7≤f2/f≤-0.5；

第三透镜203的焦距f3与投影镜头200的镜头焦距f满足：-7≤f3/f≤-0.5；

第四透镜204的焦距f4与投影镜头200的镜头焦距f满足：0.5≤f4/f≤7；

第五透镜205的焦距f5与投影镜头200的镜头焦距f满足：-8≤f5/f≤-0.5；

第六透镜206的焦距f6与投影镜头200的镜头焦距f满足：0.5≤f6/f≤9；

第七透镜207的焦距f7与投影镜头200的镜头焦距f满足：0.5≤f7/f≤6；

第八透镜208的焦距f8与投影镜头200的镜头焦距f满足：1≤f8/f≤7；

第九透镜209的焦距f9与投影镜头200的镜头焦距f满足：1≤f9/f≤7。

在可选的其他实施例中，上述各透镜的焦距关系可以仅采用一部分。

可选的，投影镜头200的光圈值F满足：1.4≤F≤16；在一个具体的实施例中，投影镜头200的光圈值F为2，较大的光圈值能够保证足够的通光量。

在本实施例中，第一透镜201至第九透镜209均为玻璃透镜。玻璃透镜的成本低，并且具有较佳的耐受UV光的能力，因此更适合应用在光固化打印机中，能够保证镜头的使用寿命(而塑料透镜容易发黄或烧损)。在可选的其他实施例中，尤其是在光线强度不高的使用场景中，第一透镜201至第九透镜209可以采用塑料材质，或者部分采用塑料，部分采用玻璃。

进一步的，投影镜头200还包括光阑230，光阑230设置于第四透镜204与第五透镜205之间。光阑230可以起到限制光束边缘位置的作用，从而限制视场大小。

可选的，本申请实施例提供的投影镜头200匹配光线的波段350nm～500nm，可以为单一波段，也可以为这个范围内的一定宽度的波段。投影面清晰范围为0.1m至无穷远。

本申请的一个具体实施例中投影镜头200的各参数如表1所示。

表1：

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表1中，物面的厚度表示物面与第一透镜201物侧面之间的距离(空气厚度)。各个透镜具有两个厚度值，第一个(在上)厚度为透镜自身的厚度，第二个(在下)厚度为该透镜与后一部件之间的距离(空气厚度)。光阑230的厚度值是指光阑230到第五透镜205的物侧面的距离。

在投影镜头200应用在光固化打印机中时，辐照组件100可设置在像面一侧，料盘则位于物面位置，使得投影图像能够刚好投射在料盘底部的打印材料上，令其根据投影图像固化成型。

图16为表1实施例中投影镜头200的光学畸变图；图17为表1实施例中投影镜头200的MTF图。从图16和图17中可以看出，本实施例提供的投影镜头200具有较小的畸变，并且在93lp/mm的截止频率上，镜头的MTF设计值＞0.7(现有技术中的镜头一般＞0.4就合格了)，解像力更强，投影出来的文字、图像更加锐利。

综上所述，本申请上述实施例提供的投影镜头200，采用九片透镜，通过对各个透镜的光焦度的正负关系以及排列方式进行合理设置，使得在各个透镜均采用球面透镜的情况下，依然具备较小的光学畸变和较高的解析度。因此该投影镜头200能够实现在低成本的情况下兼具较佳的投影质量。本申请提供的光固化打印机包括上述的投影镜头200，因此也具有成本较低，打印质量较佳的特点。

图18为本申请一种实施例中投影方法的流程图。如图18所示，本申请实施例还提供了一种投影方法，可应用于上述的光机系统010中，该方法包括：

步骤S100，根据各投影装置的投影区域，对待投影的切片图像进行分割处理，得到多个分割图像。

以本申请实施例提供的光机系统010为例，投影装置的投影区域即为投影装置在目标成像面020上的投影画面所占的区域。比如，第一投影画面101在目标成像面020上所占的区域则为第一投影装置011的投影区域，第二投影画面102在目标成像面020上所占的区域则为第二投影装置012的投影区域。而每一个分割图像均通过对应投影装置形成的投影画面来展示。具体的，每一个分割图像均包括与相邻分割图像共有的拼接重叠区域。分割图像与投影区域的大小可以为一致。

步骤S200，对分割图像的拼接重叠区域进行图像信息渐变处理，并将处理后的分割图像分别传输给对应的投影装置。

具体的，图像信息用于反应图像的特征，可以采用矩阵形式体现，例如可以为灰度、照度、光强度等相关参数。将处理后的分割图像分别传输给对应的投影装置后，投影装置就可以根据分割图像，在目标成像面020上投影出投影画面来展示分割图像的内容。

进一步的，可以按照拼接区域边缘的标定识别点进行设置图像拆分边界；基于图像拆分边界对每一投影装置的投影画面边缘进行灰度处理，使每一投影装置在拼接重叠区域的投影画面的图像信息为阶梯渐变。例如图像信息值往靠近拼接区域边缘的方向(分割图像的内侧向边缘侧)递减；图像信息值往靠近拼接区域边缘的方向递增等符合渐变的形式。需要说明的是，该渐变并非仅限于递增或递减，也可以有其他渐变形式，上述两种渐变形式仅用于进行示例性说明。

在一个具体实施例中，对分割图像的拼接重叠区域进行图像信息渐变处理，包括：

对任一分割图像的拼接重叠区域进行图像处理，以使拼接重叠区域根据图像信息分为若干子区域；各分割图像在子区域的图像信息叠加值落入预设范围。

具体的，拼接重叠区域可以被分为若干个子区域，对于要进行拼接的N个分割图像而言，任一子区域在所有分割图像均有相对应的子区域与其重叠。该N个分割图像的N个重叠子区域的图像信息叠加值落入预设范围。预设范围内可以包含多个值，也可以仅为一个值。以8位图像的灰度为例，叠加灰度值可以设定为0-255之间，也可以设置为大于255的值，例如为260。将叠加灰度值设置为大于255，可以进一步减小光机点亮时刻的间隔对拼接所带来的影响。上述投影方法也可以依据标定基准分割所需投影整体的图像，对分割后的图像边缘做算法处理，优化标定后的亚像素级缺陷，使拼接区域与非拼接区域打印平滑过渡，实现无痕拼接的效果。

在一个具体示例中，在拼接重叠区域对应的投影装置的数量为第一预设数量时，任一拼接重叠区域的图像信息值沿第一方向呈阶梯递减，沿第二方向保持不变；第一方向为分割图像的拼接方向，且为分割图像的内侧向边缘侧的方向；第一方向和第二方向垂直；

在拼接重叠区域对应的投影装置的数量为第二预设数量时，任一拼接重叠区域的图像信息值沿第一方向呈阶梯递减；其中，第二预设数量大于第一预设数量。

其中，两个分割图像沿着该拼接方向重合在一起，并形成拼接重叠区域。

具体的，拼接重叠区域对应的投影装置的数量是指向拼接重叠区域投影的投影装置的数量。在进行一维拼接时，拼接重叠区域对应的投影装置的数量为2个。在进行二维拼接时，则存在对应的投影装置的数量为4的拼接重叠区域，以及对应的投影装置的数量为2的拼接重叠区域。第一预设数量可以为2，第二预设数量可以为4。

图19为本申请一种实施例中两个分割图像进行一维拼接的示意图。如图19所示，在拼接重叠区域109对应的投影装置的数量为第一预设数量(例如为2)时，也即拼接重叠区域109对应2张分割图像，为便于说明，将该2张分割图像命名为第一分割图像103和第二分割图像104。在第一分割图像103相对处于左侧，第二分割图像104相对处于右侧的情况下，图像的拼接重叠区域109则分别在第一分割图像103的右侧，第二分割图像104的左侧。拼接方向则为横向(从左至右或从右至左)，结合分割图像的内侧向边缘侧的方向，则第一方向为从左至右。对于第一分割图像103而言，拼接重叠区域109的图像信息值从左至右(分割图像的内侧向边缘侧)为递减。低于第二分割图像104而言，拼接重叠区域109的图像信息值由右至左(分割图像的内侧向边缘侧)为递减。需要说明的是，递减并非单单指代严格单调递减，只要满足递减即可。通过该方式进行拼接，可以降低拼接错位所带来的影响，能够使整个切片图像中拼接重叠区域109与其他非重叠区域保持较佳的一致性(比如光强度、照度、灰度等)。

图20为本申请一种实施例中四个分割图像进行二维拼接的示意图。如图20所示，在拼接重叠区域109对应的投影装置的数量为第二预设数量(例如为4)时，也即拼接重叠区域109对应4张分割图像，为便于说明，将该4张分割图像命名为第三分割图像105、第四分割图像106、第五分割图像107和第六分割图像108。若第三分割图像105处于左上方，第四分割图像106处于右上方，第五分割图像107处于左下方，第六分割图像108处于右下方，则拼接重叠区域109处于第三分割图像105的右下角，处于第四分割图像106的左下角，处于第五分割图像107的右上角和处于第六分割图像108的左上角。第一方向可以为两个方向。对于第三分割图像105而言，拼接方向为横向和竖向，结合分割图像的内侧向边缘侧的方向，则第一方向为从上至下，从左至右。因此，第三分割图像105的拼接重叠区域109的图像信息值由左至右、从上至下阶梯递减。同理，第四分割图像106的拼接重叠区域109的图像信息值由右至左、从上至下阶梯递减；第五分割图像107的拼接重叠区域109的图像信息值由左至右、从下至上阶梯递减；第六分割图像108的拼接重叠区域109的图像信息值由右至左、从下至上阶梯递减。

在一个具体示例中，第一图像信息分布的变化趋势与第二图像信息分布的变化趋势呈镜像关系或近似镜像关系；第一图像信息分布为相邻分割图像中的任一分割图像的拼接重叠区域109的图像信息；第二图像信息分布为相邻分割图像中另一分割图像的拼接重叠区域109的图像信息分布；镜像关系的翻转轴为根据任一分割图像的位置和另一分割图像的位置确定。

具体而言，以左右镜像为例，若处于左侧的第一图像信息分布的变化趋势为从大变小，则处于右侧的第二图像信息分布的变化趋势为从小变大。近似镜像关系是指变化趋势可以部分呈镜像关系，部分不呈镜像关系，非严格的镜像关系也可。

进一步的，第一图像信息与第二图像信息呈镜像关系或近似镜像关系；第一图像信息为相邻分割图像中的任一分割图像的拼接重叠区域109的图像信息；第二图像信息为相邻分割图像中另一分割图像的拼接重叠区域109的图像信息；镜像关系的翻转轴为根据任一分割图像的位置和另一分割图像的位置确定。近似镜像关系是指变化趋势可以部分呈镜像关系，部分不呈镜像关系，非严格意义上的镜像关系也可。

在图1实施例中，实施例中仅介绍了两个投影画面的拼接、重叠方式，在可选的其他实施例中，可以使用三个投影装置，通过调整投影镜头200的位置实现投影画面的平移，最终实现三个投影画面堆叠在一起，实现分辨率不增加但增加单位面积内的光功率，从而提升打印速度。也可以将三个投影画面相互拼接在一起，拼接投影画面的排列方式是3*1，即形成一列，从而实现分辨率的增加但单位面积内的光功率不变，打印速度不变但打印画面的尺寸增大。

在另一个实施例中，可使用四个投影装置，通过调整投影镜头200的位置实现投影画面的平移，最终实现四个画面堆叠在一起，实现分辨率不增加但增加单位面积内的光功率，进一步提升打印速度。也可以将四个投影画面相互拼接在一起，实现分辨率的增加但单位面积内的光功率不变，打印速度不变但打印画面的尺寸增大。拼接投影画面的排列方式可以是2*2，也可以是4*1。也可以将投影画面两两堆叠在一起，然后再拼接在一起，拼接投影画面的排列方式是2*1，最终实现打印速度增加1倍，同时打印面积也增加一倍的效果。

在使用更多个投影装置的实施例中，根据实际情况对投影画面进行排列，可以整体堆叠成一个投影画面，也可以拼接成一列的画面，也可以多个阵列，或者部分堆叠部分拼接的方式，此处不再一一列举。

另外，本申请实施例还提供一种光固化打印机(图中未示出)，包括上述实施例提供的光机系统010，光机系统010用于使位于目标成像面020处的打印材料根据投影画面固化成型。进一步的，光固化打印机还包括用于容纳打印材料的料盘，料盘的底部可透光，光机系统010的目标成像面020位于料盘的底部。

在一个具体的实施例中，料盘的底部设置有可透光的离型膜，离型膜的上表面朝向料盘的内腔，打印材料承载于离型膜的上表面。当光机系统010的目标成像面020处于离型膜处时，离型膜上表面的打印材料会在光照的作用下固化成型，而固化成型的打印层的具体形状则是根据投影画面决定。当一层打印材料固化成型后，该固化的打印层则会被驱动向上移动一定距离，与离型膜分离。周围液态的打印材料进入此固化的打印层与离型膜之间，在光照作用下继续固化，如此实现逐层打印，最终形成打印产品。

应当理解，光固化打印机还包括用于实现打印功能的其他机构，比如成型平台，第一层打印层固化成型于成型平台上，后续的打印层成型于在先成型的打印层。光固化打印机的其他结构可以参考现有技术，此处不再赘述。

由于本申请实施例的光固化打印机采用了包含多个投影装置的光机系统010，每个投影装置包含独立的辐照组件100以及投影镜头200，每个投影装置能够分别形成投影画面。通过将投影画面进行重叠，能够提高光功率，从而打印材料固化速度，进而提高打印速度。这种将多个投影画面重叠的方式并不会提高对单个辐照组件100的性能要求，因此通过增加重叠的投影画面数量，可以减小对高功率辐照组件100、高性能光阀160的依赖，能够突破现有单辐照组件100、单光阀160的光机系统010的打印速度上限。由于无需令辐照组件100在高功率下运行，因此能够提高辐照组件100、光阀160的使用寿命，系统稳定性也更好。由于集中发热量并不高，因此对散热器件的要求也不高。并且，无需刻意地为了提高打印速度减小打印幅面，使得该光固化打印件能够满足更多尺寸的打印产品，适用性更广。

综上所述，本申请实施例提供的光机系统010包括至少两个投影装置，每个投影装置均包括辐照组件100以及投影镜头200，辐照组件100包括光源110和光阀160，光源110能够形成依次经过光阀160、投影镜头200的光束，各投影装置能够在同一个目标成像面020上形成投影画面。通过两个以上的辐照组件100以及投影镜头200，能够在目标成像面020上形成两个以上的投影画面，这些投影画面可以拼接或者重叠。该光机系统010应用于光固化打印机时，所形成的两个以上的投影画面重叠，则可以加快光固化材料的固化速度，即提升打印速度。而这种提升打印速度的方式对单个辐照组件100的功率、单个光阀160的性能要求则较低，因此有利于提高辐照组件100、光阀160的使用寿命，同时也降低了散热要求。而且采用增加投影装置数量来提高总的光功率，这种方式减小了对单个辐照组件100的性能要求，使得总的光功率上限较高，提升打印速度也更为容易。此外，如果将投影画面拼接起来，可以用于打印较大体积的器件。

本申请实施例提供的光固化打印机包括上述的光机系统010，因此具备较快的打印速度，并且辐照组件100、光阀160具有较长的使用寿命，系统稳定性较佳。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (23)

1.一种光机系统，其特征在于，包括至少两个投影装置，各所述投影装置均包括辐照组件以及投影镜头；所述辐照组件包括光源和光阀，所述光源能够发出依次经过所述光阀、所述投影镜头的光束；各所述投影装置能够在同一个目标成像面上形成投影画面。

2.根据权利要求1所述的光机系统，其特征在于，至少一个所述投影装置的辐照组件还包括准直组件，所述准直组件设置于所述光源与所述光阀之间的光路上，用于对所述光束进行准直。

3.根据权利要求1所述的光机系统，其特征在于，至少一个所述投影装置的辐照组件还包括中继组件，所述中继组件设置于所述光源与所述光阀之间的光路上，用于将所述光束汇聚至所述光阀。

4.根据权利要求3所述的光机系统，其特征在于，至少一个所述投影装置的辐照组件还包括匀光组件，所述匀光组件设置于所述光源与所述中继组件之间的光路上，用于均匀光束。

5.根据权利要求1所述的光机系统，其特征在于，所述光阀为反射式光阀，至少一个所述投影装置的辐照组件还包括分光组件，所述分光组件包括分光器件和补偿器件；其中，所述分光器件用于分隔所述光源发出的照明光束和经所述光阀调制得到的成像光束；所述补偿器件设置于所述分光器件与所述投影镜头之间，用于补偿光程差。

6.根据权利要求5所述的光机系统，其特征在于，至少一个所述投影装置的辐照组件还包括透光件，所述透光件设置于所述补偿器件与所述投影镜头之间；所述透光件相对于所述补偿器件的偏转角度可调，以调节所述投影画面的分辨率。

7.根据权利要求1所述的光机系统，其特征在于，至少一个所述投影装置的辐照组件还包括设置于光路中的滤光器件。

8.根据权利要求7所述的光机系统，其特征在于，所述滤光器件设置于所述光源与所述光阀之间。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的光机系统，其特征在于，所述光源为LED光源、激发光源或者宽光谱光源。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的光机系统，其特征在于，至少两个所述投影装置所形成的所述投影画面相互重叠或拼接。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的光机系统，其特征在于，所述投影装置的投影方向可调；

和/或，

所述投影装置在所述目标成像面上的投影画面的大小可调。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的光机系统，其特征在于，至少一个所述投影装置还包括镜头调节机构，用于调节所述投影镜头相对于所述辐照组件的位置；所述镜头调节机构包括基座和夹持组件，所述辐照组件安装于所述基座，所述夹持组件连接于所述基座，所述夹持组件包括：

框架，所述框架连接于所述基座，所述框架形成容纳至少一部分所述投影镜头的调节空间；

设置于所述框架的弹性夹持件，所述弹性夹持件弹性抵接位于所述调节空间内的所述投影镜头的外周面，以夹持所述投影镜头并维持所述投影镜头的光轴沿第一方向延伸；

调节件，所述调节件连接于所述框架，所述调节件抵接所述投影镜头的外周面，所述调节件在垂直于所述第一方向的方向上位置可调。

13.根据权利要求12所述的光机系统，其特征在于，所述弹性夹持件的数量为多个；各所述弹性夹持件沿圆周方向间隔设置，且围绕并共同夹持所述投影镜头。

14.根据权利要求13所述的光机系统，其特征在于，所述框架朝向所述调节空间的一侧设置有多个安装孔，所述弹性夹持件设置于所述安装孔；

所述调节件的数量为多个；各所述调节件沿圆周方向间隔设置，且从垂直于所述第一方向的多个方向抵接所述投影镜头。

15.根据权利要求12所述的光机系统，其特征在于，所述框架包括固定部和锁块，所述固定部连接于所述基座，所述固定部和锁块可拆卸地连接，所述固定部与所述锁块共同围成所述调节空间。

16.根据权利要求12所述的光机系统，其特征在于，所述投影镜头的轴向上的一端设置有连接部，所述连接部用于与所述辐照组件可拆卸地连接，所述连接部上设置有限位滑槽；所述框架上设置有限位凸台，所述限位凸台用于与所述限位滑槽滑动配合，以约束所述投影镜头沿第二方向相对于所述限位凸台平移，所述第二方向垂直于所述第一方向；

所述框架上设置有导轨，所述导轨沿第三方向延伸，所述限位凸台与所述导轨滑动配合，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

17.根据权利要求12所述的光机系统，其特征在于，至少一个所述投影装置的所述投影镜头沿其光轴从物侧到像侧依次包括：

具有正光焦度的第一透镜；

具有负光焦度的第二透镜；

具有负光焦度的第三透镜；

具有正光焦度的第四透镜；

具有负光焦度的第五透镜；

具有正光焦度的第六透镜；

具有正光焦度的第七透镜；

具有正光焦度的第八透镜；

具有正光焦度的第九透镜；

所述第一透镜至所述第九透镜均为球面透镜。

18.根据权利要求17所述的光机系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

和/或，所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

和/或，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

和/或，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

和/或，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

和/或，所述第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；

和/或，所述第七透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

和/或，所述第八透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

和/或，所述第九透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。

19.根据权利要求18所述的光机系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为40～50mm，像侧面的曲率半径为700～800mm；

和/或，所述第二透镜的物侧面的曲率半径为30～40mm，像侧面的曲率半径为12～18mm；

和/或，所述第三透镜的物侧面的曲率半径为-30～-40mm，像侧面的曲率半径为15～20mm；

和/或，所述第四透镜的物侧面的曲率半径为40～50mm，像侧面的曲率半径为-35～-40mm；

和/或，所述第五透镜的物侧面的曲率半径为-12～-18mm，像侧面的曲率半径为3000～5000mm；

和/或，所述第六透镜的物侧面的曲率半径为-50～-70mm，像侧面的曲率半径为-15～-20mm；

和/或，所述第七透镜的物侧面的曲率半径为80～120mm，像侧面的曲率半径为-25～-30mm；

和/或，所述第八透镜的物侧面的曲率半径为60～70mm，像侧面的曲率半径为-100～-120mm；

和/或，所述第九透镜的物侧面的曲率半径为20～30mm，像侧面的曲率半径为70～100mm。

20.根据权利要求17所述的光机系统，其特征在于，所述第一透镜的厚度为5～7mm；

和/或，所述第二透镜的厚度为3.5～5mm；

和/或，所述第三透镜的厚度为1.2～1.8mm；

和/或，所述第四透镜的厚度为5～7mm；

和/或，所述第五透镜的厚度为1.2～1.8mm；

和/或，所述第六透镜的厚度为4～6mm；

和/或，所述第七透镜的厚度为4～6mm；

和/或，所述第八透镜的厚度为4～6mm；

和/或，所述第九透镜的厚度为4～6mm。

21.根据权利要求17所述的光机系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足：1≤f1/f≤8；

和/或，所述第二透镜的焦距f2与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足：-7≤f2/f≤-0.5；

和/或，所述第三透镜的焦距f3与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足：-7≤f3/f≤-0.5；

和/或，所述第四透镜的焦距f4与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足：0.5≤f4/f≤7；

和/或，所述第五透镜的焦距f5与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足：-8≤f5/f≤-0.5；

和/或，所述第六透镜的焦距f6与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足：0.5≤f6/f≤9；

和/或，所述第七透镜的焦距f7与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足：0.5≤f7/f≤6；

和/或，所述第八透镜的焦距f8与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足：1≤f8/f≤7；

和/或，所述第九透镜的焦距f9与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足：1≤f9/f≤7。

22.一种光固化打印机，其特征在于，包括权利要求1-21中任一项所述的光机系统，所述光机系统用于使位于所述目标成像面处的打印材料根据所述投影画面固化成型。

23.根据权利要求22所述的光固化打印机，其特征在于，所述光固化打印机还包括用于容纳所述打印材料的料盘，所述料盘的底部可透光，所述光机系统的所述目标成像面位于所述料盘的底部。