一种多投影面拼接的光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多投影面拼接的光学系统，包括光源、反射镜、物面和至少两个DLP系统，所述DLP系统两两对称设置在所述反射镜两侧，所述光源投影的图案分别经过各DLP系统和所述反射镜后分别成像于物面上，调整反射镜的位置使各个投影面在物面上无缝拼接。本发明专利技术利用反射镜的反射作用，实现多个DLP系统的投影面在物面上的无缝拼接，解决了投影像素精度与投影幅面大小的矛盾。

An optical system for multi projection surface stitching

The invention discloses an optical system with multi-projection plane splicing, including a light source, a mirror, an object surface and at least two DLP systems. The DLP system is symmetrically arranged on both sides of the mirror. The projected patterns of the light source are respectively imaged on the object surface after passing through each DLP system and the mirror, and the mirrors are adjusted. Position enables each projection surface to be seamlessly spliced on the surface. The invention realizes seamless splicing of projection planes of multiple DLP systems on the object surface by using the reflective effect of mirrors, and solves the contradiction between the precision of projection pixels and the size of projection amplitude.

【技术实现步骤摘要】
一种多投影面拼接的光学系统
本专利技术属于3D打印
，尤其是一种多投影面拼接的光学系统。该光学系统能够用于基于数字光刻技术的微纳加工制造，用于大幅面高精度的3D打印，用于大幅面高分辨率的数字投影显示等。
技术介绍
目前基于数字光处理（DLP-DigitalLightProcessing）的投影技术有多项应用，比如3D打印技术，无掩膜光刻技术以及数字投影显示技术。目前基于数字光处理的多种应用方案均涉及投影面积问题。投影面积是由空间光调制器（包括但不仅限于DMD、LCD、LCOS）以及投影镜头的放大倍率决定。现有各种空间光调制器的分辨率（总像素数）一般不大于500万，而投影物镜的放大倍率过大会造成投影面的精细度降低，不能满足相关应用的技术需求，放大倍率较小时，则造成投影面积不能满足技术需求。因此，需要对投影面进行拼接。
技术实现思路
本专利技术提出一种多投影面拼接的光学系统，使用多个DLP系统同时投影，并使用反射镜实现多个投影面的无缝（亚像素）拼接。本专利技术是这样实现的：一种多投影面拼接的光学系统，包括光源、反射镜、物面和至少两个DLP系统，所述DLP系统两两对称设置在所述反射镜两侧，所述光源投影的图案分别经过各DLP系统和所述反射镜后分别成像于物面上，调整反射镜的位置使各个投影面在物面上无缝拼接。本专利技术的操作方法是：先将目标的投影面分割成适合大小的分解画面，将各分解画面通过光源投影至各DLP系统，再两两通过反射镜组合起来，最终投影在物面上，通过精确调整反射镜的位置，可以使投影的分解画面在物面上无缝拼接起来。其中，光源元件的个数可以与DLP系统的个数相同，保证投影面的精度。通过设置光源和DLP系统的个数，原则上可以实现多个投影面的无缝拼接。作为专利技术的进一步改进，所述DLP系统包括空间光调制器和投影物镜，所述光源投影的图案先经过空间光调制器再入射投影物镜。作为专利技术的进一步改进，所述空间光调制器包括DMD、LCD和LCOS。作为专利技术的进一步改进，所述投影物镜设在所述空间光调制器与反射镜之间，或者设在所述反射镜与物面之间。投影物镜的位置可以根据产品设计要求进行设置。作为专利技术的进一步改进，所述投影物镜为投影曝光物镜，所述投影曝光物镜设在所述反射镜与物面之间。当需要获得投影曝光画面时候，将投影曝光物镜设在反射镜与物面之间，可以通过同一个投影曝光物镜实现两个对称的DLP系统的投影面的曝光。作为专利技术的进一步改进，所述光源和DLP光学系统之间还设有照明系统。作为专利技术的进一步改进，所述反射镜包括三角棱镜。作为专利技术的进一步改进，所述三角棱镜为45°反射三角棱镜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用反射镜的反射作用，实现多个DLP系统的投影面在物面上的无缝拼接，解决了投影像素精度与投影幅面大小的矛盾。附图说明图1是本专利技术提供的第一种多投影面拼接的光学系统。图2是本专利技术提供的第二种多投影面拼接的光学系统。图3是本专利技术提供的第三种多投影面拼接的光学系统。图4是本专利技术提供的第四种多投影面拼接的光学系统。图5是本专利技术提供的第五种多投影面拼接的光学系统。图6是本专利技术提供的第种种多投影面拼接的光学系统。附图说明：1-左侧光源，2-左侧照明系统，3-左侧空间光调制器、4-左侧投影物镜，11-右侧光源，21-右侧照明系统，31-右侧空间光调制器，41-右侧投影物镜，5-反射镜，6-物面，7-投影曝光物镜。具体实施方式为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本专利技术进一步说明。下述实施例的操作方法是：先将目标的投影面分割成适合大小的分解画面，将各分解画面通过光源投影至各DLP系统，再两两通过反射镜组合起来，最终投影在物面上，通过精确调整反射镜的位置，可以使投影的分解画面无缝拼接起来。其中，光源元件的个数可以与DLP系统的个数相同，保证投影面的精度。通过设置光源和DLP系统的个数，原则上可以实现多个投影面的无缝拼接。实施例1实施例1中，DLP系统的个数至少为2个，分别包括空间光调制器与投影物镜，本实施例利用空间光调制器的反射光进行多投影面的拼接。如图1所示的一种多投影面拼接的光学系统，左侧光源1、左侧照明系统2、左侧空间光调制器3、左侧投影物镜4与右侧光源11、右侧照明系统21、右侧空间光调制器31、右侧投影物镜41两两对称设在反射镜5的两端，反射镜5左右两侧的画面投影在物面6上。所述反射镜优选为三角棱镜，进一步优选为45°反射三角棱镜，也可以是其他形式的棱镜，只要最终实现通过控制反射镜来控制投影面的拼缝。所述空间光调制器包括但不限于DMD、LCD和LCOS。如图1所示，左侧光源1发出的光经过左侧照明系统2之后，入射在左侧空间光调制器3上，入射光经过左侧空间光调制器3反射后，经过左侧投影物镜4，左侧投影物镜4的出射光经过反射镜5，经反射镜5反射后入射投影在物面6上。右侧光源1-1、右侧照明系统2-1、右侧空间光调制器3-1、右侧投影物镜4-1等与左侧类似，两者关于反射镜5成轴对称结构。通过这种方式将左右两侧的图案成像在物面6上，通过精确调整控制反射镜5的位置，进而精确实现物面上各投影面的拼接。图1仅仅示出了两个对称设置的DLP系统,事实上,根据投影像素精度与投影幅面大小的要求，可以设置多个两两对称的DLP系统和对应的光源、照明系统。实施例2实施例2与实施例1的区别在于，利用空间光调制器的入射光进行多投影面的拼接。如图2所示，左侧光源1发出的光经过左侧照明系统2之后，入射在左侧空间光调制器3上，入射光通过左侧空间光调制器3后，经过左侧投影物镜4，左侧投影物镜4的出射光经过反射镜5，经反射镜5反射后入射投影在物面6上。右侧光源1-1、右侧照明系统2-1、右侧空间光调制器3-1、右侧投影物镜4-1等与左侧类似，两者关于反射镜5成轴对称结构。通过这种方式将左右两侧的图案成像在物面6上，通过精确调整控制反射镜5的位置，进而精确实现物面上各投影面的拼接。实施例3实施例3与实施例1、2的区别点在于，将实施例1、实施例2中的投影物镜，从空间光调制器和反射镜之间，调整到反射镜和物面之间，如图3、图4所示。采用实施例1-3的技术方案，投影物镜所在的位置可以根据需要进行调节，使本专利技术的光学系统设置过程更加灵活。实施例4实施例4与实施例3的区别点在于，将实施例3中的投影物镜优选为投影曝光物镜7，所述投影曝光物镜7设在所述反射镜与物面之间。当需要获得投影曝光画面时候，将投影曝光物镜7设在反射镜与物面之间，可以通过同一个投影曝光物镜7实现两个对称的DLP系统的投影画面的曝光，如图5、6所示。本专利技术无需对空间光调制器的分辨率、投影物镜的放大倍率等光学元件的性能提出严苛的要求，通过利用反射镜的反射作用，即可实现多个DLP系统的投影面的无缝拼接，解决了投影像素精度与投影幅面大小的矛盾。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多投影面拼接的光学系统，其特征在于，包括光源、反射镜、物面和至少两个DLP系统，所述DLP系统两两对称设置在所述反射镜两侧，所述光源投影的图案分别经过各DLP系统和所述反射镜后分别成像于物面上，调整反射镜的位置使各个投影面在物面上无缝拼接。

【技术特征摘要】
1.一种多投影面拼接的光学系统，其特征在于，包括光源、反射镜、物面和至少两个DLP系统，所述DLP系统两两对称设置在所述反射镜两侧，所述光源投影的图案分别经过各DLP系统和所述反射镜后分别成像于物面上，调整反射镜的位置使各个投影面在物面上无缝拼接。2.根据权利要求1所述的多投影面拼接的光学系统，其特征在于，所述DLP系统包括空间光调制器和投影物镜，所述光源投影的图案先经过空间光调制器再入射投影物镜。3.根据权利要求2所述的多投影面拼接的光学系统，其特征在于，所述空间光调制器包括DMD、LCD和LCOS。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：方绚莱，威廉普拉莫，张志飞，葛琦，彭博方，
申请(专利权)人：深圳摩方新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44