IPC分类号：
F21V5/04 | B29C64/264 | B29C64/124 | B33Y30/00 | F21Y115/10
国民经济行业分类号：
C4350 | C3874 | C4090 | C3879
当前申请(专利权)人：
深圳市章鱼工场科技有限公司
原始申请(专利权)人：
深圳市章鱼工场科技有限公司
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518128 广东省深圳市宝安区福永街道兴围社区兴华路南19号四楼 (广东,深圳,宝安区)
工商统一社会信用代码：
91440300MA5EEDPR0B
工商注册地址：
深圳市宝安区福永街道兴围社区宝安大道6042号B栋302
摘要：
本实用新型公开一种应用于光固化打印的匀光透镜及光固化打印系统，匀光透镜具有入光面和出光面，入光面用以供光线射入，出光面用以供光线射出，入光面为凹球面，出光面为自由曲面状的凸曲面。光线照射至入光面后，部分会穿过入光面、另一部分会被反射；与平面相比，被凹球面反射的光线不会直接远离凹球面，而是会照射至凹球面的其它部位，如此，可增加射入凹球面的光线，减少被无效反射的光线，从而可提高对光源光线的有效利用率，以提高光固化系统的打印效率。与自由曲面相比，凹球面更易于加工成型，从而可简化匀光透镜的加工过程，提高加工效率。
技术问题语段：
[0003]本实用新型的主要目的是提出一种应用于光固化打印的匀光透镜，旨在解决如何提高光固化打印系统打印精度的技术问题
技术功效语段：
[0018]本实用新型匀光透镜的技术方案中，将透镜的出光面设为自由曲面，可使射出出光面的光线在光固化打印系统的打印屏幕上形成矩形光斑，以适应打印屏幕的形状，提高打印效率。而将透镜的入光面设为凹球面，可配合出光面的自由曲面使射出透镜的光线更加均匀，以提高光固化打印系统的打印精度。光线照射至入光面后，部分会穿过入光面、另一部分会被反射；与平面相比，被凹球面反射的光线不会直接远离凹球面，而是会照射至凹球面的其它部位，如此，可增加射入凹球面的光线，减少被无效反射的光线，从而可提高对光源光线的有效利用率，以提高光固化系统的打印效率。与自由曲面相比，凹球面更易于加工成型，从而可简化匀光透镜的加工过程，提高加工效率。
权利要求：
1.一种应用于光固化打印的匀光透镜，其特征在于，所述匀光透镜具有入光面和出光面，所述入光面用以供光线射入，所述出光面用以供光线射出，所述入光面为凹球面，所述出光面为自由曲面状的凸曲面。
2.如权利要求1所述的应用于光固化打印的匀光透镜，其特征在于，所述入光面所在虚拟球体的半径设置为70mm至90mm。
3.如权利要求1所述的应用于光固化打印的匀光透镜，其特征在于，所述匀光透镜包括入光部和出光部，所述入光部呈板状，所述出光部连接于所述入光部的一板面，所述入光面设于所述入光部背离所述出光部的一面，所述出光面设于所述出光部。
4.如权利要求3所述的应用于光固化打印的匀光透镜，其特征在于，所述入光部在所述入光面的周围形成遮光区，所述遮光区设有遮光层；
和/或，所述出光部还包括连接周面，所述连接周面一侧连接于所述入光部、另一侧连接于所述出光面的周沿，所述连接周面呈平面或凹弧面设置。
5.一种光固化打印系统，其特征在于，包括光源、菲涅尔透镜、打印屏幕以及如权利要求1至4任一项所述的匀光透镜，所述匀光透镜设于所述光源的出光侧，所述菲涅尔透镜设于所述匀光透镜远离所述光源的一侧，所述打印屏幕设于菲涅尔透镜远离所述匀光透镜的一侧，其中，所述匀光透镜的入光面朝向所述光源，所述匀光透镜的出光面朝向所述菲涅尔透镜。
6.如权利要求5所述的光固化打印系统，其特征在于，所述光源包括主光源矩阵，所述主光源矩阵包括多个发光体，多个所述发光体呈矩阵排布。
7.如权利要求6所述的光固化打印系统，其特征在于，所述光源还包括辅光源，所述辅光源包括两个发光体，两所述发光体分别设于所述主光源矩阵的相对两侧；或，所述辅光源包括四个发光体，四个所述发光体分布于所述主光源矩阵的四周。
8.如权利要求6或7所述的光固化打印系统，其特征在于，所述光源的发光体总数量设置为16个至25个。
9.如权利要求5所述的光固化打印系统，其特征在于，所述光源与所述入光面之间的最小间距，与所述入光面的宽度之比设置为0.16至0.165。
10.如权利要求6所述的光固化打印系统，其特征在于，所述光源与所述匀光透镜的间距设置为5mm至7mm；
和/或，所述光源与所述打印屏幕的间距设置为115mm至120mm；
和/或，所述菲涅尔透镜与所述打印屏幕的间距设置为1mm至3mm；
和/或，所述菲涅尔透镜的焦距设置为100mm至120mm。
技术领域：
[0001]本实用新型涉及光固化打印技术领域，特别涉及一种应用于光固化打印的匀光透镜及光固化打印系统。
背景技术：
[0002]光固化成型技术是增材制造领域最受欢迎和最普遍的技术之一，光固化3D打印机打印出来的模型精度比较高，所以，光固化3D打印机成为了许多用户的首选，而打印精度是LCD光固化3D打印机的核心，目前高精密打印的方法主要是获得均匀的平行光透过LCD来实现，也就是说整体光源发光角度越小则打印精度就越高，若投射到曝光屏上面的光能均匀度不足，则液态树脂盒里接受的365～405nm的光能就高低不一，导致打印精度下降。相关技术中，大多数采用紫外LED直接照射的方式，光线照射在曝光屏上的均匀性较差，导致整体打印精度较差。
发明内容：
[0003]本实用新型的主要目的是提出一种应用于光固化打印的匀光透镜，旨在解决如何提高光固化打印系统打印精度的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提出的应用于光固化打印的匀光透镜具有入光面和出光面，所述入光面用以供光线射入，所述出光面用以供光线射出，所述入光面为凹球面，所述出光面为自由曲面状的凸曲面。
[0005]可选地，所述入光面所在虚拟球体的半径设置为70mm至90mm。
[0006]可选地，所述匀光透镜包括入光部和出光部，所述入光部呈板状，所述出光部连接于所述入光部的一板面，所述入光面设于所述入光部背离所述出光部的一面，所述出光面设于所述出光部。
[0007]可选地，所述入光部在所述入光面的周围形成遮光区，所述遮光区设有遮光层；
[0008]和/或，所述出光部还包括连接周面，所述连接周面一侧连接于所述入光部、另一侧连接于所述出光面的周沿，所述连接周面呈平面或凹弧面设置。
[0009]本实用新型还提出一种光固化打印系统，包括光源、菲涅尔透镜、打印屏幕以及如上所述的匀光透镜，所述匀光透镜设于所述光源的出光侧，所述菲涅尔透镜设于所述匀光透镜远离所述光源的一侧，所述打印屏幕设于菲涅尔透镜远离所述匀光透镜的一侧，其中，所述匀光透镜的入光面朝向所述光源，所述匀光透镜的出光面朝向所述菲涅尔透镜。
[0010]可选地，所述光源包括主光源矩阵，所述主光源矩阵包括多个发光体，多个所述发光体呈矩阵排布。
[0011]可选地，所述光源还包括辅光源，所述辅光源包括两个发光体，两所述发光体分别设于所述主光源矩阵的相对两侧；或，所述辅光源包括四个发光体，四个所述发光体分布于所述主光源矩阵的四周。
[0012]可选地，所述光源的发光体总数量设置为16个至25个。
[0013]可选地，所述光源与所述入光面之间的最小间距，与所述入光面的宽度之比设置为0.16至0.165。
[0014]可选地，所述光源与所述匀光透镜的间距设置为5mm至7mm；
[0015]和/或，所述光源与所述打印屏幕的间距设置为115mm至120mm；
[0016]和/或，所述菲涅尔透镜与所述打印屏幕的间距设置为1mm至3mm；
[0017]和/或，所述菲涅尔透镜的焦距设置为100mm至120mm。
[0018]本实用新型匀光透镜的技术方案中，将透镜的出光面设为自由曲面，可使射出出光面的光线在光固化打印系统的打印屏幕上形成矩形光斑，以适应打印屏幕的形状，提高打印效率。而将透镜的入光面设为凹球面，可配合出光面的自由曲面使射出透镜的光线更加均匀，以提高光固化打印系统的打印精度。光线照射至入光面后，部分会穿过入光面、另一部分会被反射；与平面相比，被凹球面反射的光线不会直接远离凹球面，而是会照射至凹球面的其它部位，如此，可增加射入凹球面的光线，减少被无效反射的光线，从而可提高对光源光线的有效利用率，以提高光固化系统的打印效率。与自由曲面相比，凹球面更易于加工成型，从而可简化匀光透镜的加工过程，提高加工效率。
具体实施方式：
[0030]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0032]另外，若本实用新型实施例中有涉及″第一″、″第二″等的描述，则该″第一″、″第二″等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有″第一″、″第二″的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的″和/或″的含义为，包括三个并列的方案，以″A和/或B为例″，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0033]光固化成型技术是增材制造领域最受欢迎和最普遍的技术之一，光固化3D打印机打印出来的模型精度比较高，所以，光固化3D打印机成为了许多用户的首选，而打印精度是LCD光固化3D打印机的核心，目前高精密打印的方法主要是获得均匀的平行光透过LCD来实现，也就是说整体光源发光角度越小则打印精度就越高，若投射到曝光屏上面的光能均匀度不足，则液态树脂盒里接受的365～405nm的光能就高低不一，导致打印精度下降。相关技术中，大多数采用紫外LED直接照射的方式，光线照射在曝光屏上的均匀性较差，导致整体打印精度较差。
[0034]本实用新型提出一种应用于光固化打印的匀光透镜10以及光固化打印系统，旨在解决如何提高光固化打印系统打印精度的技术问题。
[0035]在本实用新型实施例中，如图1至图3所示，图1为本实用新型应用于光固化打印的匀光透镜10一实施例的结构示意图；图2为本实用新型匀光透镜10另一实施例的结构示意图；图3为本实用新型匀光透镜10一实施例的剖面示意图。
[0036]该应用于光固化打印的匀光透镜10具有入光面11和出光面12，所述入光面11用以供光线射入，所述出光面12用以供光线射出，所述入光面11为凹球面，所述出光面12为自由曲面状的凸曲面。
[0037]如图4所示，图4为本实用新型光固化打印系统一实施例的剖面示意图。该光固化打印系统包括光源20、菲涅尔透镜30、打印屏幕40以及如上所述的匀光透镜10，所述匀光透镜10设于所述光源20的出光侧，所述菲涅尔透镜30设于所述匀光透镜10远离所述光源20的一侧，所述打印屏幕40设于菲涅尔透镜30远离所述匀光透镜10的一侧，其中，所述匀光透镜10的入光面11朝向所述光源20，所述匀光透镜10的出光面12朝向所述菲涅尔透镜30。
[0038]在本实施例中，光源20、匀光透镜10、菲涅尔透镜30以及打印屏幕40的中心处于同一光轴上。光源20发出的光线经过匀光透镜10的投射和菲涅尔透镜30的焦距，照射至打印屏幕40上。
[0039]光源20可以是紫外线光源20，匀光透镜10可使穿过的光线在菲涅尔透镜30上均匀分布。菲涅尔透镜30可对光线起到准直作用，使光线改变路径垂直照射至打印屏幕40。打印屏幕40可以是液晶显示屏，打印屏幕40两面分别为上层偏振膜和下层偏振膜，打印屏幕40的成像显示部分是选择性透明显示区域，在紫外光源20的照射下，打印屏幕40的图像透明区域对紫外光阻隔减小，在没有图像显示的区域，紫外光线被阻挡。透光打印屏幕40的紫外光线构成紫外光图像区域并在照射在液态光固化树脂上，以将液态树脂固化。已固化完成的树脂层会被驱动沉入液面，以使光线可继续固化下一层树脂，如此往复多次，从而完成三维成型过程。
[0040]光线在照射至匀光透镜10的过程中，部分光线会直接穿过入光面11，部分光线则会先被入光面11反射，由于入光面11为凹球面，因此对光线反射的角度较大，即反射光线不会直接远离入光面11，而是会照射至入光面11的其它位置以更多地穿过入光面11。也就是说，凹球面能使光线最终更多地穿过入光面11，以减少无效反射，提高对光线的利用率，从而可提高光固化打印系统的整体能量利用率。与自由曲面相比，凹球面更易于加工且不良率