用于3D精准打印的照明系统

技术领域

本发明属于微型投影显示技术领域，具体涉及一种用于3D精准打印的照明系统。

背景技术

随着3D打印技术不断发展，越来越多的终端客户选择了以TI DLP技术为核心的产品，TI推出了1080P版0.47DMD，这就要求照明系统体也与时俱进，做到均匀度更高，效率更高，亮度更高。

公布号为CN 107577111 A的专利文献公开了一种3D打印光学投影装置的照明光路系统，所述系统，包括：镜头、DMD芯片、反射镜、透镜组和LED光源；所述镜头与所述DMD芯片的出射光线的第一光轴重合；DMD芯片的入射光线的第二光轴通过反射镜的几何中心；LED光源的第三光轴通过发射镜的几何中心；DMD芯片的入射光线的第二光轴与LED光源的第三光轴形成一个光路平面；反射镜的反射面垂直于第二光轴和第三光轴在光路平面的角平分线；LED光源的第三光轴与透镜组的第四光轴重合；LED光源发射的光线经过透镜组，入射到反射镜，经反射镜反射后入射到DMD芯片上，经DMD芯片上的微镜反射后，再入射到镜头上，能够提高镜头的像质，增强画面对比度。但是，该发明照明系统的光照均匀性不佳。

公告号为CN 216330128 U的专利文献公开了一种用于3D打印的高效率高均匀性照明系统，其照明系统由准直结构、匀光结构以及DMD芯片构成，所述准直结构包括UV LED、准直透镜A和准直透镜B，其中准直透镜A与UV LED紧贴设置，准直透镜A另一侧设有准直透镜B；所述匀光结构包括准直透镜B和光棒，光棒位置处于准直结构出射光束收腰处，光束从匀光结构射出后依次经过场镜A、场镜B、场镜C和分光棱镜后射入DMD芯片。但是，该照明系统的光照均匀性和效率有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种用于3D精准打印的照明系统，提高均匀度、亮度和效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于3D精准打印的照明系统，包括LED光源、准直机构、匀光机构、中继透镜组、TIR棱镜和数字微反射镜，所述LED光源发出的光线依次经过所述准直机构、匀光机构、中继透镜组、TIR棱镜到达所述数字微反射镜，经过所述数字微反射镜处理，反射至所述TIR棱镜，经过所述TIR棱镜转向，光线到达投影镜头。

进一步地，所述LED光源为405nm单色光源。

进一步地，所述准直机构由第一准直透镜和第二准直透镜构成，用于将LED光源所发出的光束，转变成平行的准直光束。

进一步地，所述匀光机构由第一复眼透镜和第二复眼透镜构成，用于将准直光束匀光，形成与所述数字微反射镜形状一致的均匀光斑。

进一步地，所述中继透镜组由第一中继透镜和第二中继透镜构成，所述第二中继透镜为玻璃非球面透镜。

进一步地，所述TIR棱镜由斜面胶合的第一棱镜和第二棱镜组成，所述第一棱镜的内角角度为31°、90°、59°，所述第二棱镜的内角角度为45°、90°、45°。

进一步地，所述第一准直透镜为玻璃球面透镜，所述第二准直透镜为玻璃非球面透镜。

进一步地，所述第一中继透镜和第二中继透镜之间设有反射镜。

进一步地，通过所述准直机构的光线角度为7°。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明用于3D精准打印的照明系统，LED光源使用405nm单色光源，用于提供光线能量来源，光线经过准直机构到达匀光机构，经过匀光机构匀光，光斑均匀，与数字微反射镜形状一致，经过中继透镜组，TIR棱镜，到达数字微反射镜镜面，经过数字微反射镜处理，反射至TIR棱镜，经过TIR棱镜转向，光线到达投影镜头成像，该照明系设计方案能量利用率高、光照均匀性高，组装简洁高效。

2.本发明用于3D精准打印的照明系统，准直机构由玻璃球面准直透镜和玻璃非球面准直透镜构成，用于将LED光源所发出的光束，转变成平行的准直光束，通过准直机构的光线角度为7°，整个系统光线角度小，光线效率高。

3.本发明用于3D精准打印的照明系统，匀光机构通过使用双复眼透镜模组，提升整个系统的照度均匀性，另外，中继透镜组由第一中继透镜和第二中继透镜构成，第二中继透镜为玻璃非球面透镜，使得DMD面能量分布趋势呈现为中心低四周高，弥补了实际过程中的镜头周边照度比，大大提高了能量均匀度。投影面点照度均匀性达到95％。

4.本发明用于3D精准打印的照明系统，第一中继透镜和第二中继透镜之间设有反射镜，通过该反射镜反射光路，使照明系统整体结构合理，体积小。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的光路图；

图3是本发明实施例在DMD有效面上光斑图；

图4是本发明实施例在投影画面光斑图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1～2所示，一种用于3D精准打印的照明系统，包括LED光源1、准直机构、匀光机构、中继透镜组、TIR棱镜和数字微反射镜2，所述LED光源1发出的光线依次经过所述准直机构、匀光机构、中继透镜组、TIR棱镜到达所述数字微反射镜2，经过所述数字微反射镜2处理，反射至所述TIR棱镜，经过所述TIR棱镜转向，光线到达投影镜头。

所述LED光源1为405nm单色光源，用于提供光线能量来源。

所述数字微反射镜2为TI1080P版0.47DMD。

所述准直机构由第一准直透镜3和第二准直透镜4构成，用于将LED光源所发出的光束，转变成平行的准直光束；所述第一准直透镜3为玻璃球面透镜，所述第二准直透镜4为玻璃非球面透镜；准直透镜详细参数如下：

通过所述准直机构的光线角度为7°，整个系统光线角度小，光线效率高。

所述匀光机构由第一复眼透镜5和第二复眼透镜6构成，用于将准直光束匀光，形成与所述数字微反射镜形状一致的均匀光斑；第一复眼透镜5和第二复眼透镜6参数相同，详细参数如下：复眼单元R1＝4.3，R2＝INF,10列*18行。

所述中继透镜组由第一中继透镜7和第二中继透镜8构成，所述第二中继透镜8为玻璃非球面透镜；中继透镜的详细参数如下：

所述第一中继透镜7和第二中继透镜8之间设有反射镜9。

所述TIR棱镜由斜面胶合的第一棱镜10和第二棱镜11组成，所述第一棱镜10的内角角度为31°、90°、59°，所述第二棱镜11的内角角度为45°、90°、45°。

本发明实施例的用于3D精准打印的照明系统，经过实验，结果如图3、图4所示。

本发明实施例用于3D精准打印的照明系统，通过使用双复眼透镜模组，提升整个系统的照度均匀性，另外，中继透镜组中的第二中继透镜为玻璃非球面透镜，使得DMD面能量分布趋势呈现为中心低四周高，弥补了实际过程中的镜头周边照度比，大大提高了能量均匀度，根据图3可知：投影面点照度均匀性达到95％以上。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。