[实用新型]亚微米级3D打印光学系统

说明书

技术领域

本实用新型属于3D打印技术领域，具体为亚微米级3D打印光学系统。

背景技术

3D打印是所见即所得，从三维模型软件中设计的模型直接转换成三维实体。传统机械加工制造技术主要为减材制造，包括车削、铣削、镗削、钻、刨、研磨、抛光等。一般过程是加工技师根据图纸选用其中几种加工方法组合，从而进行机械加工。每一种步骤都会对材料进行去除，同时需要设计复杂夹具来辅组加工。而三维打印技术属于增材制造范畴，一般不需要进行特殊的工装夹具，偶尔仅仅只需修改模型，增加支撑部位。大大简化了制造的过程，同时也可以快速制备复杂模型。

3D打印技术主要分为SLA、DLP、FDM、SLS、DED、LOM等。目前的普通三维打印技术精度普遍在百微米级别。很多材料可以通过设计亚微米结构来改变材料的光学、机械、声学等特性。例如光子晶体、声子晶体等。传统的DLP三维打印微立体光刻技术，是用紫外LED或者汞灯照明DMD芯片，把DMD作为数字掩模，将DMD的图像经过投影物镜放大，投影出来的系统。目前DLP三维打印系统还没有能到亚微米精度级别的设备推出。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可以在液面投影出亚微米级分辨率图像的3D打印光学系统。

具体的技术方案为：

亚微米级3D打印光学系统，包括依次按照在同一光线路上的DLP投影光机、远心镜头、定焦镜头、反射镜；反射镜的反射光线路上有投影物镜，投影物镜上方有照相物镜。

所述的DLP投影光机，包括DMD芯片和照明光路；所述的照明光路为LED、汞灯或激光光源。

所述的远心镜头，为物方远心镜，或物像双远心镜头。

所述的投影物镜为折射式、折返射式、反射式、折衍式显微物镜，或者是折射式、折返射式、反射式、折衍射式光刻镜头。

DLP投影光机，作为动态掩模透射出打印的图形；远心镜头，将DLP投影光机投影出的图像微缩；定焦镜头，将微缩后的图像准直；经过反射镜后，投影物镜，将准直后的图像投影到液面；在液面投影出亚微米级分辨率图像，从而打印出亚微米级物体；照相物镜，用于实时监控曝光液面。

本实用新型提供的一种亚微米级3D打印光学系统，是采用多光学系统级联，简化了现有光固化3D打印机光学系统的设计，设备成本降低，并可以实现更稳定的成型品质，及更大尺寸的制品；使DLP投影出亚微米级别的图形，从而打印出亚微米精度的三维模型。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，亚微米级3D打印光学系统，包括依次按照在同一光线路上的DLP投影光机1、远心镜头2、定焦镜头3、反射镜4；反射镜4的反射光线路上有投影物镜5，投影物镜5上方有照相物镜6。

所述的DLP投影光机1，包括DMD芯片和照明光路；所述的照明光路为LED、汞灯或激光光源。

所述的远心镜头2，为物方远心镜，或物像双远心镜头。

所述的投影物镜5为折射式、折返射式、反射式、折衍式显微物镜，或者是折射式、折返射式、反射式、折衍射式光刻镜头。

DLP投影光机1，作为动态掩模投射出打印的图形；远心镜头2，将DLP投影光机1投影出的图像微缩；定焦镜头3，将微缩后的图像准直；经过反射镜4后，投影物镜5，将准直后的图像投影到液面；在液面投影出亚微米级分辨率图像，从而打印出亚微米级物体；照相物镜6，用于实时监控曝光液面。

具体的，如照明光路为紫外LED灯，远心镜头2为双远心镜头，定焦镜头3为紫外定焦镜头，投影物镜5为光刻镜头。将紫外LED灯经过光学系统准直照射于DMD芯片上，用驱动电路驱动DMD芯片，使它偏转，将光投射到双远心镜头，双远心镜头起到缩小和消杂散光作用，几乎达到衍射极限，成像于紫外定焦镜头焦面后准直。准直光经过45°反射镜反射进入光刻镜头，最后投影于液面。