CN220297853U - 光源组件和立体成型设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光源组件和立体成型设备。光源组件包括：光源、平行光罩、扩束器，扩束器位于平行光罩出光侧，光源发射的光照经平行光罩投射至扩束器，扩束器配置为使光源发出的光线平行；其中，扩束器包括凹透镜和凸透镜，平行光罩和凸透镜位于凹透镜的相背两侧。由此，能够使光源组件发出的光照较为垂直地投射于曝光屏，且辐射面积较大，使得曝光屏接收到的光照具有较高的准直化和较大的光照面积，进而能够提高模型的打印精度和打印效果，同时，能够减小光能损失。

Description

光源组件和立体成型设备

技术领域

本实用新型涉及打印设备技术领域，尤其是涉及到一种光源组件和立体成型设备。

背景技术

立体成型设备，是一种累积制造技术，是快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过依次打印多层的粘合材料来制造三维的物体。

其中，光固化立体成型设备，采用光固化打印技术，光固化以光敏树脂为原料，用特定波长与强度的光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的固化，然后在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，依次层层叠加构成一个三维实体。

现有的光固化立体成型设备，如公开号为CN215619993U的现有技术，光固化3D打印机的UVLED光源机构，包括铝基板、灯珠、凸透镜、透光玻璃以及框架，灯珠安装在铝基板的端面上，灯珠矩阵排列，凸透镜与灯珠一一对应，框架上设有与凸透镜一一对应的通槽，凸透镜的上端面置于通槽中，铝基板连接在框架的底面，框架的顶部连接透光玻璃，铝基板与一驱动电路板连接。使得灯珠的光经凸透镜折射后投射至屏幕上，由于光照的发散角度不确定性，会影响产品的打印效果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种光源组件和立体成型设备，能够使光源组件发出的光照较为垂直地投射于曝光屏，且辐射面积较大，使得曝光屏接收到的光照具有较高的准直化和较大的光照面积，进而能够提高模型的打印精度和打印效果，同时，能够减小光能损失。

本实用新型的第一方面，提供了一种光源组件，光源组件包括：光源、平行光罩、扩束器，扩束器位于平行光罩出光侧，光源发射的光照经平行光罩投射至扩束器，扩束器配置为使光源发出的光线平行；其中，扩束器包括凹透镜和凸透镜，平行光罩和凸透镜位于凹透镜的相背两侧。

进一步地，平行光罩包括入光口和出光口，光源发射的光照经入光口投射至平行光罩，出光口位于凹透镜的焦点处。

进一步地，凹透镜的位置与凸透镜的焦点对应，以使凹透镜扩散的光线被凸透镜折射为平行的光线；其中，凸透镜靠近凹透镜的一侧为平面，背离凹透镜的一侧为凸面；凹透镜靠近平行光罩的一侧为凹面，靠近凸透镜的一侧为平面。

进一步地，凸透镜的焦距是凹透镜的焦距的1倍至30倍；其中，凹透镜的焦距为10mm至50mm。

进一步地，沿入光口至出光口的方向，平行光罩包括渐变段和直线段，光源发射的光照由入光口经渐变段聚集后，经直线段以平行光束由出光口射出。

进一步地，入光口的开口尺寸小于出光口的开口尺寸，沿入光口至出光口的方向，渐变段对应的平行光罩的横截面积逐渐减大，直线段对应的平行光罩的各处横截面积处处相同；其中，直线段的长度H1与渐变段的长度H2的关系为：15H2＜H1＜30H2；渐变段的长度H2为3mm至5mm。

进一步地，光源与平行光罩的内壁连接，并位于入光口处。

进一步地，光源包括一个发光体；或者光源包括呈方阵布置的多个发光体。

进一步地，至少两个光源呈矩阵布置，扩束器与光源对应以形成扩束器组，扩束器组的凹透镜呈矩阵布置以形成凹透镜组，扩束器组的凸透镜呈矩阵分布以形成凸透镜组；光源组件还包括位于凹透镜组和凸透镜组之间的遮光架，遮光架位于相邻的两个凸透镜之间以将相邻的两个凸透镜隔开。

本实用新型的第二方面，提供了一种立体成型设备，包括：曝光屏，以及第一方面中任一项的光源组件，光源组件投射的光束投射至曝光屏。

本实用新型实施例提供的光源组件和立体成型设备，光源组件包括光源、平行光罩、扩束器。其中，在平行光罩的作用下，能够使光源发出的光照趋近为平行光束射出，平行光束经扩束器的凹透镜进行第一次折射后、再经过扩束器的凸透镜进行第二次折射，对平行光束进行扩束处理，增大光源的辐射面积，同时，由于扩束器能够使光源发出的光线平行。由此，使得光源组件发出的光照处理为扩大的平行光线，即光源组件发出的光照为辐射面积较大的平行光线，使得曝光屏接收到的光照具有较高的准直化和较大的均匀度，进而能够提高模型的打印精度和打印效果。同时，由于光源组件发出的光照与光源相比，为辐射面积较大的平行光线，使得光照的发散角度较为单一，辐射面积增大，这样，即使在光源组件包括多个光源的情况下，也会有效地减少了相邻的光源的边界交接暗区的形成，减少光照的能量损失，提高光照的利用率，同时，较大的辐射面积，有利于减少光源数量的设置，节约制造成本。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中：

图1示出了本实用新型的一个实施例提供的光源组件和曝光屏的结构示意图；

图2示出了本实用新型的一个实施例提供的光源的结构示意图；

图3示出了图1所示实施例的一个视角的结构示意图；

图4示出了本实用新型的一个实施例提供的光源矩阵的结构示意图；

图5示出了本实用新型的一个实施例提供的凸透镜组的结构示意图。

图6示出了本实用新型的一个实施例提供的立体成型设备的结构框体。

其中，图1至图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100光源组件，110光源，111发光体，112基板，113光源矩阵，120平行光罩，121入光口，122出光口，123渐变段，124直线段，130扩束器，131凹透镜，132凸透镜，133凹透镜组，134凸透镜组，201电源模块，202USB存储模块，203操控模块，204控制装置，205FPGA模块，206曝光屏，207SDRAM模块，208成型平台，209Z轴运动模组，210限位开关，211光源驱动板，212报警器，213按键，214风扇。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面参照图1至图6描述根据本实用新型一些实施例提供的光源组件100和立体成型设备，其中，光源组件100可以应用于立体成型设备，具体地，立体成型设备可以为光固化三维打印机。

进一步地，立体成型设备还包括基座、树脂容器和曝光屏206，树脂容器用于容纳光固化材料，如树脂，曝光屏206设置在基座上，树脂容器可以与基座连接并位于曝光屏206的上方。光源组件100投射的光照经曝光屏206辐射至树脂容器内的光固化材料表面，以实现三维实体的打印。

其中，光固化三维打印机的光源组件100通常有两个重要的技术指标要求：准直化，是指光照与曝光屏206所在平面法线的夹角的大小，准直化越高，光照与曝光屏206所在平面法线的夹角越接近90°，即光线与曝光屏越趋近垂直，打印的模型精度和打印效果越好；均匀度，是指光照到接收面曝光屏206上的最小辐照度与最大辐照度的比值。均匀度越大，曝光屏206接收到的紫外光辐射能量偏差越小，在打印3D模型时，同等时间下，使同一平面内达到比较一致的固化效果，打印效果越好。

而相关技术中的光源组件，如公开号为CN215619993U的现有技术，由于灯珠矩阵排列，且光照的发散角度不确定性，使得光源机构在利用上存在边界光溢出的问题，如相邻灯珠的光照会在边界交接区域形成交接暗区，由此，会造成打印产品上的暗区层纹，并影响光照的均匀性，进而影响产品的打印效果。

有鉴于此，如图1所示，本实用新型的第一方面，提供了一种光源组件100，光源组件100包括：光源110、平行光罩120、扩束器130，扩束器130位于平行光罩120的出光侧，光源110发射的光照经平行光罩120投射至扩束器130，扩束器130配置为使光源110发出的光线平行；其中，扩束器130包括凹透镜131和凸透镜132，平行光罩120和凸透镜132位于凹透镜131的相背两侧。

在本实施例中，光源组件100发射的光照依次经平行光罩120、扩束器130的凹透镜131、扩束器130的凸投镜后投射出去，具体地，如图1所示，平行光罩120可以位于光源110的上方，凹透镜131位于平行光罩120的上方，凸透镜132位于凹透镜131的上方。可以理解的是，光源110、平行光罩120、凹透镜131、凸透镜132也可以为满足要求的其他位置，对此，本实用新型不一一列举。

其中，在平行光罩120的作用下，能够使光源110发出的光照趋近为平行光束射出，如平行光罩120的作用能够使光源110得到汇聚的平行类点光源。然后，平行光束经凹透镜131进行第一次折射后、再经过凸透镜132进行第二次折射，对平行光束进行扩束处理，增大光源110的辐射面积，同时，由于扩束器130能够使光源110发出的光线平行，由此，使得光源组件100发出的光照处理为扩大的平行光线，即光源组件100发出的光照为辐射面积较大的平行光线，使得曝光屏206接收到的光照具有较高的准直化和较大的均匀度，进而能够提高模型的打印精度和打印效果。同时，由于光源组件100发出的光照与原始光源110相比，为辐射面积较大的平行光线，使得光照的发散角度较为单一，辐射面积增大，这样，即使在光源组件100包括多个光源110的情况下，也会有效地减少相邻的光源110的边界交接暗区的形成，减少光照的能量损失，提高光照的利用率，同时，较大的辐射面积，有利于减少光源110数量的设置，节约制造成本。

需要说明的是，本实用新型提及的平行光束、平行光线可以理解为平行度较高的光束或光线，该平行光束、平行光线允许存在一定的误差，并不是绝对的平行。本实用新型通过平行光罩120对光源110发出的光照进行汇聚处理得到发散方向较为单一的近似平行的类点光源，然后，依次经扩束器130的凹透镜131、凸透镜132折射后，以较大辐射面积的平行光线投射出去，由此，使得曝光屏206接收到的光照的方向较为单一，准直化较高，且均匀度较高，进而提高模型的打印精度和打印成功率，且减少了光源110的光能损失，提高光能利用率。

其中，光源110可以包括一个发光体111，如光源110可以为单点面光源110，或者，光源110可以包括多个发光体111，多个发光体111可以呈方阵布置，如多个发光体111以p×p的方阵布置，其中，p≥2，即光源110可以为方阵光源。其中多个发光体111呈方阵布置，有利于提高光源110发出光照的均匀性，进而使得光源110发出的光照经平行光罩120能够汇聚为平行度较高的平行光束。具体地，光源110可以为cob(Chip On Board，板上芯片)光源110，如光源110还包括基板112，发光体111为LED芯片，将LED芯片直接贴在高反光率的基板112上，即可集成为面光源110。

其中，如图6所示，立体成型设备还包括控制装置204和光源驱动板211，控制装置204通过光源驱动板211与光源110电连接，控制装置204以PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)控制实现给光源驱动板211进行供电，驱动光源驱动板211调节给光源110供电，使光源110输出稳定的光源110能量，同时PWM的控制使光源110发出的光照控制在合理的能量区间，此部分能量控制范围可以通过软件程序进行设定与调节，在此不再详细说明。

如图1所示，在本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，平行光罩120包括入光口121和出光口122，光源110发射的光照经入光口121投射至平行光罩120，出光口122位于凹透镜131的焦点处。

其中，出光口122位于凹透镜131的焦点处，可以理解为，凹透镜131的入光侧的焦点位于出光口122所在的平面内。可以理解，由于出光口122射出的光近似为平行光，也可以根据需要调整出光口122位于凹透镜131的相对位置。

在该实施例中，光源110发射的光照经入光口121进入平行光罩120，经平行光罩120汇聚为能量均匀、发散角度较为单一的平行光束经出光口122射出，由于出光口122位于凹透镜131的焦点处，使得经出光口122射出的位于凹透镜131的焦点的光照经过凹透镜131的折射后，以角度变化较为均匀的发散光线射出，由此，与经出光口122射出的光照相比，增大了光照的辐射面积，与经光源110发出的光照相比，提高了光线的平行度，进而实现了平行光束的扩束处理。

在上述实施例中，凹透镜131的位置与凸透镜132的焦点对应，以使凹透镜131扩散的光被凸透镜132折射为平行的光线；其中，凸透镜132靠近凹透镜131的一侧为平面，背离凹透镜131的一侧为凸面，凹透镜131靠近平行光罩120的一侧为凹面，靠近凸透镜132的一侧为平面。

其中，凹透镜131的位置与凸透镜132的焦点对应，可以理解为凹透镜131的出射光的虚拟汇聚点，位于凸透镜132入光侧的焦点处，由此，使得经凹透镜131射出的光照经过凸透镜132的折射后，能够以趋于平行光束再次射出，如经凸透镜132折射后，光源110发出的光线能够以平行光束再次射向曝光屏206，进而能够使曝光屏206接收到的光照具有较高的准直化，提高打印精度和打印品质，并且，能够减少光照的能量损失，提高光源110发出的光照的能量利用率。同时，由于经凹透镜131射向凸透镜132的光照的辐射面积较大，使得经凸透镜132折射后的平行光束的辐射面积也较大，进而有利于减少光源110数量的设置，降低制造成本。

由此可见，本实用新型通过平行光罩120将光源110发出的光照处理为能量汇聚的、发散角度较为单一的平行光束，由于出光口122位于凹透镜131的焦点处，使得经平行光罩120的出光口122射出的近似平行光束传播至凹透镜131，经凹透镜131折射后，使得平行光束发散为辐射面积较大的、发散角度较为单一的光束射向凸透镜132。由于凹透镜131的位置与凸透镜132的焦点对应，使凹透镜131扩散的光线被凸透镜132折射为较为平行的光线，使得辐射面积较大的、较为平行的光照能够垂直地投射至曝光屏206上，因此，能够大大提高曝光屏206接收到的光照的准直化，提高打印效果和打印精度，并降低光照的能量损失，提高光照的能量利用率，同时，光照的辐射面积也较大，有利于减少光源110数量，降低制造成本。其中，图1中的虚线箭头表征光照的辐射方向。

进一步地，如图1所示，本实用新型利用凹透镜131和凸透镜132相配合构成扩束器130，将出光口122设置在凹透镜131的焦点处，凹透镜131的位置与凸透镜132的焦点对应，且凸透镜132靠近凹透镜131的一侧为平面，背离凹透镜131的一侧为凸面，凹透镜131靠近平行光罩120的一侧为凹面，靠近凸透镜132的一侧为平面，即凹透镜131和凸透镜132的平面相对设置。由此，能够将平行光罩120发出的能量均匀、发散角度较为单一的平行光束，经凹透镜131扩散后再经凸透镜132聚光，由此，将平行光罩120发出的光照经扩束器130处理为辐射面积较大、趋于与平行光罩发射的光照等平行度的平行光束射出，且光照在扩束器130的处理过程中，几乎或者很少有能量损失，即经扩束器130发出的平行光束的总能量与经平行光罩120发出的平行光束的总能量几乎相同，且平行度几乎不变或变化较小，只是辐射面积增大，进而大大提高了光照的能量利用率，减少光能损失。

在上述实施例中，凸透镜132的焦距是凹透镜131的焦距的1倍至30倍，如图1所示，凹透镜131的焦距为L1，凸透镜132的焦距为L2，L2是L1的1倍至30倍，如L2是L1的1倍、10倍、20倍、25倍、30倍、或满足要求的其他数值。由此，通过合理设置凹透镜131的焦距和凸透镜132的焦距的距离和比例，能够满足光源组件100射出的光照不同辐射面积的需求，以满足曝光屏206不同尺寸的需求，扩大产品的使用范围，同时，能够满足整个光源组件100不同尺寸的需求，以满足光源组件100结构紧凑、体积较小的设计需求。

其中，凹透镜131的焦距为L1为10mm至50mm，如凹透镜131的焦距为L1可以为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、或满足要求的其他数值。

在本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，平行光罩120的内部设置有反光涂层，沿入光口121至出光口122的方向，平行光罩120包括渐变段123和直线段124，光源110发射的光照由入光口121经渐变段123聚集后，经直线段124以平行光束由出光口122射出。

其中，平行光罩120的入光口121至出光口122的方向如图1中的箭头X方向所示，可以理解的是，入光口121至出光口122的方向也可以理解为光源110至凸透镜132的方向。

在该实施例中，光源110发射的光照由入光口121进入平行光罩120，首先经过平行光罩120的渐变段123，由于平行光罩120的内壁设置有反光涂层，使得光照在平行光罩120的渐变段123内能够实现能量聚集，然后，能量聚集的光照经平行光罩120的直线段124转换为平行光束后经出光口122射出，由此，使得光源110发射的光经过平行光罩120处理后，能够以较为平行的类点光源投射至扩束器130，因此，能够减少光照经扩束器130处理后再次投射出去的能量损失，使得较多的光照能量能够均匀地、垂直地投射至曝光屏206上，以提高曝光屏206接收到的光照的准直度，提高打印效果和打印精度。

其中，平行光罩120的内壁设置有反光涂层，可以为平行光罩120的渐变段123和直线段124的内壁均设置为反光涂层，反光涂层的设置，能够使光源110发出的光照在平行光罩120内更为充分的使光源110汇集，进而得到聚能的类点光源，减少光能损失，提高光能利用率。进一步地，反光涂层可以为电镀涂层，如在平行光罩120的内壁通过电镀的方式镀上反光材料、或反光混合物，以实现反光涂层的设置。

如图1所示，在上述实施例中，入光口121的开口尺寸小于出光口122的开口尺寸，沿入光口121至出光口122的方向，渐变段123对应的平行光罩120的横截面积逐渐减大，直线段124对应的平行光罩120的各处横截面积处处相同。

也就是说，渐变段123可以为具有大口端和小口端的锥状结构，锥状结构可以为圆锥状结构或棱锥状结构，对应的，直线段124可以为桶状或棱柱状结构，即直线段124的横截面积可以为圆形或多边形，如直线段124的横截面积可以为圆形或矩形。其中，入光口121位于渐变段123的小口端，渐变段123的大口端与直线段124连接，直线段124远离渐变段123的端部开设有出光口122。因此，光源110发射的光照经入光口121经平行光罩120的锥状结构的渐变段123后，利用锥状结构能够对光照进行聚集处理，接着，能量聚集的光照经平行光罩120桶状或棱柱状的直线段124进行均匀处理，进而使得光源110发出的光照经过平行光罩120处理后以平行光束的类点光源射向扩束器130，以提高曝光屏206接收到的光照的均匀度和较高的准直化，并提高曝光屏206接收到的光照的辐射面积，进而提高模型的打印精度和打印效果，减少光能损失，提高光能利用率，且有利于减少光源110数量的设置，节约制造成本。其中，图1中的虚线箭头表征光照的传播方向。

在上述实施例中，平行光罩120的直线段124的长度H1与渐变段123的长度H2的关系为：15H2＜H1＜30H2，即直线段124的长度H1大于15倍的渐变段123的长度H2，且小于30倍的渐变段123的长度H2，其中，平行光罩120的长度方向与平行光罩120的入光口121至出光口122的方向平行或重合，平行光罩120的直线段124的长度如图1所示的H1，平行光罩120的渐变段123的长度如图1所示的H2。这样的设置，使得直线段124的长度大于渐变段123的长度，使得直线段124为长度较大的桶状或棱柱状结构，由此，使得经过平行光罩120的渐变段123处理得到的能量聚集的光照，经过长度较大的直线段124后能够得到平行度较高的平行光束，进而提高经平行光罩120投射出去的光束的平行度，以进一步减少经扩束器130折射后的光照的能量损失，提高光照的能量利用率。

进一步地，渐变段123的长度H2为3mm至5mm，如H2为3mm、4mm、5mm或其他数值，通过合理设置平行光罩120的直线段124的长度H1与H2的长度关系，如H1是H2的15.5倍、16倍、20倍、25倍、29倍或其他倍数关系，使平行光罩120的直线段124的长度足够长，并保持在合理范围内，能够确保经平行光罩120的出光口122射出的光照具有良好的平行度，使得经出光口122射出的光照的平行度较高。

进一步地，如图1所示，光源110与平行光罩120的侧壁连接，并位于入光口121处，如光源110的基板112与平行光罩120的侧壁连接，使得光源110的发光体111位于入光口121处，并位于平行光罩120的内部。由此，利用平行光罩120对光源110起到了良好的遮光效果，降低了光源110发射的光照投射至平行光罩120外部的情况，同时，能够避免杂光的影响，使得光源110发出的光照能够有效、较为全部的被平行光罩120所聚集，进而减少光源110发射的光照的能量损失，提高光源的能量利用率。

在本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，光源110的数量可以为一个。在本实用新型提供的另一些可能实现的实施例中，如图4所示，光源110的数量为至少两个，如光源110的数量可以为两个、三个、四个、五个、或满足要求的其他数量个。由此，以满足曝光屏206不同曝光面积的需求，扩大产品的使用范围。

在上述实施例中，当光源110的数量为至少两个时，至少两个光源110呈矩阵布置，即至少两个光源110形成光源矩阵113，如至少两个光源110可以为m×n的矩阵，其中，m≥1，n≥1。其中，扩束器130与光源110对应以形成扩束器组，即扩束器130的数量与光源110的数量相等，并与光源110一一对应呈矩阵分布以形成扩束器组。其中，扩束器组中的凹透镜131呈矩阵布置以形成凹透镜组133，扩束器组的凸透镜132呈矩阵分布以形成凸透镜组134。

如图4和图5所示，举例而言，当光源矩阵113包括四个光源110，光源矩阵113呈2×2的矩阵分布时，扩束器组也包括四个扩束器130，扩束器组呈2×2的矩阵分布，其中，扩束器组的四个凹透镜组133成凹透镜组133，凹透镜组133呈2×2的矩阵分布；扩束器组的四个凸透镜组134成凸透镜组134，凸透镜组134呈2×2的矩阵分布。可以理解的是，在对应的凹透镜131和光源110之间，设置有平行光罩120，平行光罩120不仅能够将对应的光源110汇聚为平行的类点光源，还能够对相邻的光源110起到一定的遮光效应，减少相邻的光源110带来的杂光影响。

由此，光源矩阵113在光源驱动板211的供电下，进行发光。光源矩阵113的发光体111发射的光照在对应的平行光罩120的作用下，经凹透镜组133中与光源110对应的凹透镜131折射后，由凸透镜组134中与凹透镜131相对应的凸透镜132再一次折射后，最终得到扩束后的阵列光源110，而扩束后的阵列光源110与初始的光源矩阵113相比，辐射面积大大增大，射出的光照的平行度较大，使得曝光屏206接收到的光照具有较高的准直化、较大的辐射面积，进而能够提高模型的打印精度和打印效果，有利于减少光源110数量的设置，节约制造成本，同时，降低了光照损失，提供了光照利用率。

在本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，光源组件100还包括遮光架(图中未示出)，遮光架位于凹透镜组133和凸透镜组134之间，位于相邻的两个凸透镜132之间以将相邻的两个凸透镜132隔开。遮光架的设置，将相对应的凹透镜131和凸透镜132限定在一个空间内，使得凹透镜131发出的光照经对应的凸透镜132折射后投射出去，避免了当前凹透镜131发出的光照投射至与该对应的凸透镜132相邻的凸透镜132上的情况。即遮光架的设置，能够滤除相邻凹透镜131的杂光，减少相邻凹透镜131产生的杂光对凸透镜132的干扰，提高各个凹透镜131发出的光照经对应的凸透镜132折射出的光照的均匀性，使得经各个凸透镜132投射出的光照的辐射能量差较小，进而使得曝光屏接收到的光照具有较高的均匀度，减少相邻的光源110的边界交接暗区的形成，有利于提高打印效果和打印成功率。

本实用新型的第二方面，提供了一种立体成型设备，包括：曝光屏206，以及第一方面中任一项的光源组件100，光源组件100投射的光照投射至曝光屏206。由于立体成型设备包括第一方面中任一项的光源组件100，因此，具有上述光源组件100的全部有益技术效果，在此不再一一赘述。

进一步地，立体成型设备还包括：基座，光源组件100设置在基座内，曝光屏206安装在基座的透光口处，树脂容器设置在基座上，位于曝光屏206的上方，曝光屏206用于显示特定轮廓的图案，由此，光源110装置发射的光照投射至曝光屏206上，经曝光屏206透射至树脂容器内的光固化材料的表面，以实现三维实体打印。

进一步地，如图6所示，立体成型设备还包括电源模块201，电源模块201作为立体成型设备的电源输入接口，用于输入电压为24V的直流电，即用于输入DC24V电源。进一步地，立体成型设备还包括USB存储模块202，该USB存储模块202作为USB接口电路，可以插入U盘等。立体成型设备的控制装置204通过USB存储模块202的USB接口读取U盘中要打印的3D模型数据。

进一步地，立体成型设备还包括操控模块203，如操控模块203可以包括触控屏电路，触控屏连接至控制装置204，用户通过此触控屏操作设备进行打印等相关设置。可以理解的是，立体成型设备的控制装置204，为电路的核心控制器，负责立体成型设备的各个数据的处理。进一步地，立体成型设备还包括FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)模块，用于进行图像处理，具体地，FPGA模块205用于将控制装置204输出的图像数据转为MIPI格式，控制曝光屏206显示。其中，曝光屏206可以为LCD(Lasercladding deposition，激光熔覆沉积)黑白屏，用于显示每一层打印图像。

进一步地，立体成型设备还包括SDRAM(synchronous dynamic random-accessmemory，同步动态随机存取内存)模块，SDRAM模块207用于存储立体成型设备的工作参数以及内部数据。进一步地，立体成型设备还包括设置于基座上的Z轴运动模组209、以及连接在Z轴运动模组209上的成型平台208，控制装置204用于驱动成型平台208在沿Z轴运动模组209的Z轴运动至合适位置，具体地，Z轴运动模组209可以包括丝杠电机，控制装置204通过驱动丝杠电机驱动成型平台208运动。其中，立体成型设备还包括限位开关210，限位开关210用于立体成型设备零位基准检测。进一步地，立体成型设备还包括报警器212，报警器212与控制装置204连接，当进行触控屏操作以及打印异常时，报警器212会发出声音提示客户。进一步地，立体成型设备还包括按键213，用于控制设备的开关机。立体成型设备还设置有风扇214，控制装置204与风扇214连接，以控制风扇214给光源驱动板211散热。

其中，立体成型设备工作原理如下：按下按键213，设备开机之后，通过操作操控屏选择打印模型，由控制装置204通过USB存储模块202读取模型数据，进入打印状态。控制装置204输出PWM信号控制光源驱动板211工作，同时使丝杠电机转动归零使成型平台208位于合适位置处。之后由控制装置204以PWM控制实现给光源驱动板211进行供电，驱动光源驱动板211调节给光源110供电，使光源110输出稳定的光源110能量，同时PWM的控制使光源110控制在合理的能量区间，此部分能量控制范围可以进行软件设定与调节，通过平行光罩120聚光处理，使光源110的能量汇聚为平行的类点光源，然后利用凹透镜131和凸透镜组134成的扩束器130，使光源组件100射至曝光屏206的光罩为辐射面积较大的平行光源110，提高打印模型从成功率，并确保良好的打印效果。光源组件100发射的光照经曝光屏透射至树脂容器内的光固化材料的表面，以实现三维实体打印。

在具体实施例中，如图1至图6所示，本实用新型提供了一种光源组件100，光源组件100包括：光源110、平行光罩120、扩束器130，扩束器130位于平行光罩120出光侧，光源110发射的光照经平行光罩120投射至扩束器130，扩束器130配置为使光源110发出的光线平行；其中，扩束器130包括凹透镜131和凸透镜132，平行光罩120和凸透镜132位于凹透镜131的相背两侧。

进一步地，平行光罩120包括入光口121和出光口122，光源110发射的光照经入光口121投射至平行光罩120，出光口122位于凹透镜131的焦点处。

进一步地，凹透镜131的位置与凸透镜132的焦点对应，以使凹透镜131扩散的光线被凸透镜132折射为平行的光线；其中，凸透镜132靠近凹透镜131的一侧为平面，背离凹透镜131的一侧为凸面；凹透镜131靠近平行光罩120的一侧为凹面，靠近凸透镜132的一侧为平面。

进一步地，凸透镜132的焦距是凹透镜131的焦距的1倍至30倍；其中，凹透镜131的焦距为10mm至50mm。

进一步地，沿入光口121至出光口122的方向，平行光罩120包括渐变段123和直线段124，光源110发射的光照由入光口121经渐变段123聚集后，经直线段124以平行光束由出光口122射出。

进一步地，入光口121的开口尺寸小于出光口122的开口尺寸，沿入光口121至出光口122的方向，渐变段123对应的平行光罩120的横截面积逐渐减大，直线段124对应的平行光罩120的各处横截面积处处相同；其中，直线段124的长度H1与渐变段123的长度H2的关系为：15H2＜H1＜30H2倍；渐变段123的长度H2为3mm至5mm。

进一步地，光源110与平行光罩120的内壁连接，并位于入光口121处。

进一步地，光源110包括一个发光体111；或者光源110包括呈方阵布置的多个发光体111。

进一步地，至少两个光源110呈矩阵布置，扩束器130与光源110对应以形成扩束器130组，扩束器组的凹透镜131呈矩阵布置以形成凹透镜组133，扩束器组的凸透镜132呈矩阵分布以形成凸透镜组134；光源组件100还包括位于凹透镜组133和凸透镜组134之间的遮光架，遮光架位于相邻的两个凸透镜132之间以将相邻的两个凸透镜132隔开。

本实用新型还提供了一种立体成型设备，包括：曝光屏206，以及前述任一项的光源组件100，光源组件100投射的光束投射至曝光屏206。

本实用新型的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光源组件，其特征在于，所述光源组件包括：

光源、平行光罩、扩束器，所述扩束器位于所述平行光罩出光侧，所述光源发射的光照经所述平行光罩投射至所述扩束器，所述扩束器配置为使所述光源发出的光线平行；

其中，所述扩束器包括凹透镜和凸透镜，所述平行光罩和所述凸透镜位于所述凹透镜的相背两侧。

2.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，

所述平行光罩包括入光口和出光口，所述光源发射的光照经所述入光口投射至所述平行光罩，所述出光口位于所述凹透镜的焦点处。

3.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，

所述凹透镜的位置与所述凸透镜的焦点对应，以使所述凹透镜扩散的光线被所述凸透镜折射为平行的光线；

其中，所述凸透镜靠近所述凹透镜的一侧为平面，背离所述凹透镜的一侧为凸面；

所述凹透镜靠近所述平行光罩的一侧为凹面，靠近所述凸透镜的一侧为平面。

4.根据权利要求3所述的光源组件，其特征在于，

所述凸透镜的焦距是所述凹透镜的焦距的1倍至30倍；

其中，所述凹透镜的焦距为10mm至50mm。

5.根据权利要求2所述的光源组件，其特征在于，

沿所述入光口至所述出光口的方向，所述平行光罩包括渐变段和直线段，所述光源发射的光照由所述入光口经所述渐变段聚集后，经所述直线段以平行光束由所述出光口射出。

6.根据权利要求5所述的光源组件，其特征在于，

所述入光口的开口尺寸小于所述出光口的开口尺寸，沿所述入光口至所述出光口的方向，所述渐变段对应的所述平行光罩的横截面积逐渐减大，所述直线段对应的所述平行光罩的各处横截面积处处相同；

其中，所述直线段的长度H1与所述渐变段的长度H2的关系为：15H2＜H1＜30H2；

所述渐变段的长度H2为3mm至5mm。

7.根据权利要求5所述的光源组件，其特征在于，

所述光源与所述平行光罩的内壁连接，并位于所述入光口处。

8.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，

所述光源包括一个发光体；或者

所述光源包括呈方阵布置的多个发光体。

9.根据权利要求8所述的光源组件，其特征在于，

至少两个光源呈矩阵布置，所述扩束器与所述光源对应以形成扩束器组，所述扩束器组的所述凹透镜呈矩阵布置以形成凹透镜组，所述扩束器组的所述凸透镜呈矩阵分布以形成凸透镜组；

所述光源组件还包括位于所述凹透镜组和所述凸透镜组之间的遮光架，所述遮光架位于相邻的两个所述凸透镜之间以将相邻的两个所述凸透镜隔开。

10.一种立体成型设备，其特征在于，包括：

曝光屏，以及

如权利要求1至9中任一项所述的光源组件，所述光源组件投射的光束投射至所述曝光屏。