裸眼三维呈现装置、裸眼三维呈现装置制造系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种裸眼三维呈现装置，包括：二维底片，二维底片上具有纹理图案；空间光调制器，空间光调制器位于二维底片之上，由透明基板和位于透明基板之上的光学折射器件组成，其中纹理图案经过基于立体全像技术的特殊设计，能够使用户在裸眼三维呈现装置上方能观察到三维图像。该裸眼三维呈现装置能够实现通过二维平面呈现具有一定深度的三维物体，具有结构简单、成本低廉、体积小、质量轻、显示效果立体感强、易于累叠收纳等优点。本发明专利技术还提出一种裸眼三维呈现装置制造系统及制造方法，该制造系统与制造方法将2D打印与3D打印综合起来，可以高效率地、大规模地制造裸眼三维呈现装置。

【技术实现步骤摘要】
裸眼三维呈现装置、裸眼三维呈现装置制造系统及方法
本专利技术属于立体造型
，具体涉及一种裸眼三维呈现装置，以及一种裸眼三维呈现装置的制造系统及制造方法。
技术介绍
目前很多实物展示，普遍加工的方式是机加工或者近几年流行的三维打印方法制作实物。实物的最大的缺点是具有一定的体积、重量，尤其对于大型或外形复杂的物体，其材料费和加工费十分昂贵。有别于实物展示，近年来全息投影技术也逐渐被应用在产品展示中，但是全息影像的制作比较复杂并且其显示装置也是十分占用空间。现有市场上的打印机有二维打印机(如喷墨打印机、激光打印机)和三维打印机，两种打印机功能分别独立，任何一种打印机不能同时实现二维和三维打印的功能。二维打印机例如激光打印机都可以实现单色和彩色的图案绘制。激光打印机使用静电吸附墨粉的原理，墨粉经过热固后可以稳定的吸附在打印纸上。三维打印技术是使用电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终将计算机上的模型转换成实物，主流的3D打印原理有熔融堆积(FusedDepositionModeling，FDM)、选择性激光烧结(SelectingLaserSintering，SLS)、激光光固化(StereolithigraphyApparatus，SLA)、数字光处理(DigitalLightProcessing，DLP)等。目前普通的3D打印机打印精度也能达到0.1mm，SLA光固化成型的原理是使用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料的表面，激光通过扫描系统使激光由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个面的绘图工作，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA光固化打印的精度较高，可以达到0.03mm，并且使用透明的液态光敏树脂材料，可以制作出特殊设计的光学透镜。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本专利技术的目的在于提出一种裸眼三维呈现装置，以及提出该裸眼三维呈现装置制造系统和制造方法。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的一种裸眼三维呈现装置，可以包括：二维底片，所述二维底片上具有纹理图案；空间光调制器，所述空间光调制器位于所述二维底片之上，由透明基板和位于所述透明基板之上的光学折射器件组成，其中，所述二维底片与所述空间光调制器通过一体化制作得到，其中，所述纹理图案经过基于立体全像技术的特殊设计，能够使用户在所述裸眼三维呈现装置上方能观察到三维图像。该实施例的裸眼三维呈现装置能够实现通过二维平面呈现具有一定深度的三维物体，具有结构简单、成本低廉、体积小、质量轻、显示效果立体感强、易于累叠收纳等优点。在本专利技术的一个实施例中，所述光学折射器件为微透镜阵列、柱镜、组合透镜或者光栅。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置制造系统，可以包括：框架，所述框架用于支撑和固定其他部件，所述框架中具有直立支架；升降平台，所述升降平台设置于所述直立支架上且能垂直位移，所述升降平台用于承托打印产品；光敏材料反应槽；激光扫描组件，用于产生具有特定焦平面的激光束并且实现激光的点扫描、线扫描和面扫描；平面移动机构，用于带动所述激光扫描组件在水平平面内移动；二维打印组件，用于与所述激光扫描组件配合以实现彩色二维图片打印；直线运动机构，用于使所述二维打印机构在与其延伸方向垂直的方向上移动；人机交互模块；以及系统控制模块。该实施例的裸眼三维呈现装置制造系统将2D打印与3D打印综合起来，可以高效率、大规模地制造裸眼三维呈现装置。在本专利技术的一个实施例中，所述平面移动机构包括：滑动座，所述滑动座与所述激光扫描组件固定连接；X轴导轨和X轴电机，其中所述X轴电机与所述滑动座相连，控制所述滑动座沿所述X轴导轨移动；以及Y轴导轨和Y轴电机，其中所述Y轴电机与所述滑动座相连，控制所述滑动座沿所述Y轴导轨移动。在本专利技术的一个实施例中，所述激光扫描组件包括：激光器、光路转换器件、调制器、动态聚焦器和微扫描振镜组件。在本专利技术的一个实施例中，所述直线运动机构包括：卡件，所述卡件与所述二维打印机构固定连接；以及直线导轨与直线驱动电机，所述直线导轨的方向与所述二维打印机构的延伸方向垂直，所述直线驱动电机控制所述卡件沿所述直线导轨移动。在本专利技术的一个实施例中，所述二维打印组件包括：充电辊、放电单元、感光鼓、电晕线、定影器和显影模组。在本专利技术的一个实施例中，所述直立支架包括：垂直导轨、精密丝杆和Z轴电机；以及所述升降平台包括：带有通孔的载物平台、压片夹。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置制造方法，可以采用上文所述的裸眼三维呈现装置制造系统来制造裸眼三维呈现装置。该实施例的裸眼三维呈现装置制造方法将2D打印与3D打印综合起来，可以高效率、大规模地制造裸眼三维呈现装置。在本专利技术的一个实施例中，包括以下步骤：设计所述裸眼三维呈现装置中所述二维底片的纹理图案，并且设计所述裸眼三维呈现装置中所述空间光调制器的切片数据；将空白的所述二维底片放置在所述升降平台上；利用所述激光扫描组件、平面移动机构、二维打印组件和直线运动机构，以所述底片静止、所述直线运动机构带动二维打印组件做直线运动、同时所述平面移动机构带动所述激光扫描组件逐行进行激光扫描，从而使得图像被逐行打印出，最终完成所述纹理图案；以及利用所述激光扫描组件、平面移动机构、升降平台、光敏材料反应槽，以光固化的方式在所述已经完成图像打印的二维底片上逐层地打印完成所述空间光调制器。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置的结构示意图；图2是裸眼三维呈现装置中二维底片的纹理图案的设计原理示意图；图3a-3b是本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置制造系统的不同角度的整体结构示意图，图3c是裸眼三维呈现装置制造系统的局部结构示意图；图4是本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置制造系统的平面移动机构的结构示意图；图5是本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置制造系统的激光扫描组件的结构示意图；图6是本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置制造系统的直线运动机构的结构示意图；图7是本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置制造系统的直立支架和升降平台的结构示意图；图8是本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置制造系统的二维打印机构的结构示意图；图9是本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置的制造方法的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。图1是本专利技术实施例的裸眼三维呈现装置的结构示意图。如图1所示，该裸眼三维呈现装置包括：二维底片1000和空间光调制器2000。其中，二维底片1000与空间光调制器2000是通过一体化制作得到的，而非分别制造后装配在一起的。其中二维底片1000上具有纹理图案，与日常生活中的二维印刷品类似。空间光调制器2000位于二维底片1000之上，由透明基板2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种裸眼三维呈现装置，其特征在于，包括：二维底片，所述二维底片上具有纹理图案；空间光调制器，所述空间光调制器位于所述二维底片之上，由透明基板和位于所述透明基板之上的光学折射器件组成，其中，所述二维底片与所述空间光调制器通过一体化制作得到，其中，所述纹理图案经过基于立体全像技术的特殊设计，能够使用户在所述裸眼三维呈现装置上方能观察到三维图像。

【技术特征摘要】
1.一种裸眼三维呈现装置，其特征在于，包括：二维底片，所述二维底片上具有纹理图案，其中，利用激光扫描组件、平面移动机构、二维打印组件和直线运动机构，以所述二维底片静止、所述直线运动机构带动二维打印组件做直线运动、同时平面移动机构带动所述激光扫描组件逐行进行激光扫描，从而使得图像被逐行打印出，最终完成所述纹理图案；空间光调制器，所述空间光调制器位于所述二维底片之上，由透明基板和位于所述透明基板之上的光学折射器件组成，其中，所述二维底片与所述空间光调制器通过一体化制作得到，其中，所述纹理图案经过基于立体全像技术的特殊设计，能够使用户在所述裸眼三维呈现装置上方能观察到三维图像。2.根据权利要求1所述的裸眼三维呈现装置，其特征在于，所述光学折射器件为微透镜阵列、柱镜、组合透镜或者光栅。3.一种裸眼三维呈现装置制造系统，其特征在于，包括：框架，所述框架用于支撑和固定其他部件，所述框架中具有直立支架；升降平台，所述升降平台设置于所述直立支架上且能垂直位移，所述升降平台用于承托打印产品；光敏材料反应槽，所述光敏材料反应槽用于盛放液态的光敏树脂材料；激光扫描组件，用于产生具有特定焦平面的激光束并且实现激光的点扫描、线扫描和面扫描；平面移动机构，用于带动所述激光扫描组件在水平平面内移动；二维打印组件，用于与所述激光扫描组件配合以实现彩色二维图片打印；直线运动机构，用于使所述二维打印机构在与其延伸方向垂直的方向上移动；其中，以二维底片固定放置在所述升降平台上，所述直线运动机构带动二维打印组件做直线运动、同时平面移动机构带动所述激光扫描组件逐行进行激光扫描，从而使得图像被逐行打印出，最终完成纹理图案，其中，所述纹理图案经过基于立体全像技术的特殊设计，能够使用户在所述裸眼三维呈现装置上方能观察到三维图像；所述激光扫描组件、所述二维打印组件、所述平面移动机构、所述升降平台、所述光敏材料反应槽，打印流程为先打印二维底片，继而以光固化的方式在已经完成图像打印的二维底片上逐层地打印完成空间光调制器，最终完成二维和三维集成打印，其中，所述二维底片与所述空间光调制器通过一体化制作得到；人机交互模块；以及系统控制模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖洪恩，张博语，赵栋，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11