一种数字光处理3D打印光学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种数字光处理3D打印光学系统，沿光路顺次设置的光源(1)、准直透镜组(2)、匀光与转折装置(3，4)、照明光学系统(5，6)、DMD光调制器(7)、投影成像系统(8)或沿光路顺次设置的光源(1)、匀光与转折装置(2，3)、照明光学系统(4，5)、DMD光调制器(6)、投影成像系统(7)。光源发出的光经过转折、汇聚等多个步骤，最后将光束均匀的照射在DMD光调制器上，投影成像系统把DMD光调制器上的图案投射在打印位置上。本实用新型专利技术具有体积小、光强高、对比度高、寿命长、可以有效的提高3D打印成型物体的精度等特点。

Digital light processing 3D printing optical system

The utility model relates to a digital light processing 3D printing optical system, the optical path of the light source arranged in sequence (1), a collimating lens group (2), dodging and turning device (3, 4), lighting optical system (5, 6), DMD (7), light modulator projection imaging system (8) or set along the optical path. The light source (1), dodging and turning device (2, 3), lighting optical system (4, 5), DMD (6), light modulator projection imaging system (7). The light emitted by the light source passes through a plurality of steps, such as turning, gathering, etc., and finally the light beam is uniformly irradiated on the DMD light modulator, and the projection imaging system projects the patterns on the DMD light modulator on the printing position. The utility model has the advantages of small volume, high light intensity, high contrast and long service life, and can effectively improve the accuracy of the 3D printing forming object.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及3D打印设备领域，具体涉及一种数字光处理3D打印光学系统。
技术介绍
3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料或者光敏树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。根据打印方式的不同，目前比较主流的3D打印技术分为熔融层积成型技术、立体平版印刷技术、选择性激光烧结技术和数字光处理技术等。其中，数字光处理3D打印技术因为其特有的打印精度高、速度快、以及成型物体表面光洁度高等特点，所以近年来发展速度迅猛。数字光处理3D打印设备的核心部分是光学系统，而DMD光调制器是光学系统中关键部件之一。DMD是由美国德州仪器(TI)独家掌握并开发的数字图像芯片，它整合了微机电结构电路单元，利用COMS和SRAM记忆单元所制成。当DMD正常工作的时候，光通过光学部件照射到DMD上，DMD表面布满体积微小、可电路控制转动的镜片，这些镜片会通过转动来反射光线。镜片的旋转速度可达到每秒上千次，如此之多的镜片以如此之快的速度进行变化，使光线通过镜头投射到打印位置便形成了特定的图案。目前市面上的数字光处理3D打印光学系统大多都是利用商用投影机改装的。它不仅体积大、光强低、对比度低、而且严重影响投影图案的质量，进而导致3D打印成型物体的精度变差，并且内部光学元件的材质大都为塑料，导致其使用寿命较短。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种数字光处理3D打印光学系统，解决现有光学系统体积大、光强低、对比度低、寿命短等问题。为实现上述目的，本技术提供了一种数字光处理3D打印光学系统，包括沿光路顺次设置的光源、准直透镜组、匀光与转折装置、照明光学系统、DMD光调制器和投影成像系统。其中，本技术提供的光源为发光二极管者半导体激光器，发光二极管或者半导体激光器发出光的波长要大于380纳米，这种光被称作近紫外光；准直透镜组的作用是把光源发出的发散光束转变为平行光束；匀光与转折装置包括微透镜阵列或者光学积分棒，以及反光镜；照明光学系统包括中继透镜和RTIR棱镜；DMD光调制器为空间微反射镜阵列；投影成像系统包含若干个光学透镜，其作用是把DMD光调制器上的图形按照一定的放大倍数投影到打印位置。本技术的有益效果在于：具有体积小、光强高、对比度高、寿命长、可以有效的提高3D打印成型物体的精度等特点。附图说明图1为数字光处理3D打印光学系统的光学系统示意图(一)；图2为数字光处理3D打印光学系统的光学系统示意图(二)。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。图1为数字光处理3D打印光学系统的光学系统示意图。如图1所示，数字光处理3D打印光学系统包括：沿光路顺次设置的光源1、准直透镜组2、匀光与转折装置3，4、照明光学系统5，6、DMD光调制器7和投影成像系统8。其中光源1可为发光二极管(LED)，光源1发出的光为近紫外光；匀光与转折装置可为微透镜阵列3和反光镜4；照明光学系统可为中继透镜5和RTIR棱镜6。具体地，如图1所示，本实施例包括：沿光路顺次设置为LED1、准直透镜组2、微透镜阵列3、反光镜4、中继透镜5、RTIR棱镜6、DMD光调制器7和投影成像系统8。优选地，LED1发出光的波长为405纳米(nm)、光功率为5瓦特(w)；LED1所发出的光束要经过准直透镜组2，准直透镜组2是将由LED1所发出的发散光束转变为平行光束；平行光束经过微透镜阵列3，微透镜阵列3是将平行光束进行汇聚；经过微透镜阵列3汇聚之后的光束到达反光镜4，反光镜4对微透镜阵列3汇聚之后的光束进行转折；经过反光镜4转折后的光束到达中继透镜5，中继透镜5对反光镜4转折后的光束进行汇聚；经过中继透镜5汇聚后的光束到达RTIR棱镜6，RTIR棱镜6对中继透镜5汇聚后的光束进行转折；经过RTIR棱镜6转折后的光束均匀的照射在DMD光调制器7上；最后，由投影成像系统8把DMD光调制器7上照射出的图案投射在打印位置上。本光学系统的尺寸为160mm*80mm*50mm(毫米)、输出光功率大于等于0.8瓦特(w)、对比度大于等于1000:1、使用寿命大于等于50000小时、3D打印成型物体的精度为50微米(μm)。图2为数字光处理3D打印光学系统的光学系统示意图。如图2所示，数字光处理3D打印光学系统包括：沿光路顺次设置的光源1、匀光与转折装置、照明光学系统、DMD光调制器6和投影成像系统7。其中光源1可为半导体激光器，光源1所发出的光束为近紫外光。匀光与转折装置可为光学积分棒2和反光镜3；照明光学系统可为中继透镜4和RTIR棱镜5。具体地，如图2所示，本实施例包括：半导体激光器1、光学积分榜2＇、反光镜4、中继透镜5、RTIR棱镜6、DMD光调制器7和投影成像系统8。优选地，半导体激光器1的尺寸为28mm*354mm*224mm(毫米)。其中，半导体激光器1发出光的波长为405纳米(nm)，数值孔径为0.22、光功率为10瓦特(w)；半导体激光器1所发出的光束要经过光学积分榜2＇，由半导体激光器1所发出的光束在光学积分榜2＇内部进行多次全反射；在光学积分榜2＇内部进行多次全反射后的光束到达反光镜4，反光镜4是将光学积分榜2＇内部进行多次全反射后的光束进行转折；经过反光镜4转折之后的光束到达中继透镜5，中继透镜5对反光镜4转折之后的光束进行汇聚；经过中继透镜5汇聚后的光束到达RTIR棱镜6，RTIR棱镜6对中继透镜5汇聚后的光束进行转折；经过RTIR棱镜6转折后的光束均匀的照射在DMD光调制器7上；最后，由投影成像系统8把DMD光调制器7上照射出的图案投射在打印位置上。本光学系统的尺寸为160mm*80mm*50mm(毫米)、输出光功率大于等于2瓦特(w)、对比度大于等于1000:1、使用寿命大于等于10000小时、3D打印成型物体的精度为50微米(μm)。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字光处理3D打印光学系统，其特征在于，包括：沿光路顺次设置的光源(1)、准直透镜组(2)、匀光与转折装置(3，4)、照明光学系统(5，6)、DMD光调制器(7)和投影成像系统(8)；其中，所述光源(1)所发出的光束要经过所述准直透镜组(2)，所述准直透镜组(2)是将由所述光源(1)所发出的发散光束转变为平行光束；所述平行光束经过所述匀光与转折装置(3，4)，所述匀光与转折装置(3，4)对所述平行光束进行汇聚和转折；所述匀光与转折装置(3，4)对所述平行光束进行汇聚和转折之后的光束到达所述照明光学系统(5，6)，所述照明光学系统(5，6)对所述匀光与转折装置(3，4)汇聚和转折后的光束再进行汇聚和转折；将所述照明光学系统(5，6)汇聚和转折后的光束均匀的照射在所述DMD光调制器(7)上；最后，由所述投影成像系统(8)把所述DMD光调制器(7)上显示的图案投射在打印位置上。

【技术特征摘要】
1.一种数字光处理3D打印光学系统，其特征在于，包括：沿光路顺次设置的光源(1)、准直透镜组(2)、匀光与转折装置(3，4)、照明光学系统(5，6)、DMD光调制器(7)和投影成像系统(8)；其中，所述光源(1)所发出的光束要经过所述准直透镜组(2)，所述准直透镜组(2)是将由所述光源(1)所发出的发散光束转变为平行光束；所述平行光束经过所述匀光与转折装置(3，4)，所述匀光与转折装置(3，4)对所述平行光束进行汇聚和转折；所述匀光与转折装置(3，4)对所述平行光束进行汇聚和转折之后的光束到达所述照明光学系统(5，6)，所述照明光学系统(5，6)对所述匀光与转折装置(3，4)汇聚和转折后的光束再进行汇聚和转折；将所述照明光学系统(5，6)汇聚和转折后的光束均匀的照射在所述DMD光调制器(7)上；最后，由所述投影成像系统(8)把所述DMD光调制器(7)上显示的图案投射在打印位置上。2.根据权利要求1所述的数字光处理3D打印光学系统，其特征在于，所述光源(1)为发光二极管，其中，光源(1)所发出的光束为近紫外光。3.根据权利要求1所述的数字光处理3D打印光学系统，其特征在于，所述匀光与转折装置包括微透镜阵列(3)和反光镜(4)。4.根据权利要求1所述的数字光处理3D打印光学系统，其特征在于，所述照明光学系统包括中继透镜(5)和RTIR棱镜(6)。5.一种数...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊，李文静，董永红，
申请(专利权)人：北京闻亭泰科技术发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11