用于3D精准打印的照明系统
文献发布时间:2023-06-19 19:07:35
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。
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