[发明专利]一种光投影装置及其校准方法

说明书

本发明属于光投影技术领域，涉及一种光投影装置及其校准方法。所述光投影装置，包括光栅投影装置和矢量投影装置，光栅投影装置的投影面和矢量投影装置的投影面在同一个平面，所述平面为投影工作面，在投影工作面内，光栅投影装置和矢量投影装置的投影范围重合。光投影装置还包括图像传感装置。所述光投影装置的校准方法包括依次获得投影图像P、矢量扫描区V、不完全光栅投影图像PM、完整光栅投影图像PR、矢量扫描图像PV，比较完整光栅投影图像PR和矢量扫描图像PV，确定投影重叠误差，对光栅投影装置和矢量投影装置的输入图形进行预校正。本发明通过将光栅投影和矢量扫描相结合，克服了现有技术的缺陷，能保证投影长时间的重合准确性。

技术领域

本发明属于光投影技术领域，具体涉及一种光投影装置及其校准方法。

背景技术

光投影装置特别是紫外光投影装置是光固化成型的关键部件，其精度、强度、分辨率、覆盖尺寸等参数直接决定了光固化成型的整体性能。

目前广泛采用光栅的DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜元件)器件投影和矢量的激光振镜扫描的方式。光栅DMD投影速度不受投影形状复杂度的影响，但是其表面光滑程度受到DMD器件分辨率的局限，高分辨率的DMD器件又比较昂贵；激光振镜扫描能够提供更光滑的轮廓，但是其扫描时间随着投影图形的复杂度而上升。例如，中国专利CN201420627342公开了一种3D打印装置，包括底座，设置在底座内的曝光机构、控制机构，以及设置在底座上的打印机构。在其实施例中曝光机构采用了基于DMD技术的DLP器件。但此打印装置中DMD技术的应用依然没有突破上述的局限和缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种将光栅投影和矢量扫描技术相结合的光投影装置及其校准方法。

本发明解决问题的技术方案是：一种光投影装置，包括光栅投影装置和矢量投影装置，所述光栅投影装置的投影面和矢量投影装置的投影面在同一个平面，所述平面为投影工作面，在所述投影工作面内，所述光栅投影装置的投影范围和矢量投影装置的投影范围重合，重合的区域为投影工作区。

进一步地，所述光投影装置还包括图像传感装置，所述图像传感装置、光栅投影装置和矢量投影装置安装在同一个安装支架上；在所述投影工作面内，所述图像传感装置的传感范围包含部分或者全部的所述投影工作区。

进一步地，所述图像传感装置包含二维图像传感器，所述二维图像传感器为CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器。

进一步地，所述矢量投影装置包括相互连接的矢量扫描振镜和矢量扫描光源。

优选地，所述矢量扫描光源采用激光发生器，以获得高精度(≤0.1mm)的扫描焦点；在激光发生器和矢量扫描振镜之间放置扩束镜，以增加聚焦前光斑的直径，提高聚焦质量。

进一步地，所述矢量投影装置还设有平场聚焦透镜或动态聚焦透镜；当采用平场聚焦透镜时，所述平场聚焦透镜设置在矢量扫描振镜和投影工作面之间，当采用动态聚焦透镜时，所述动态聚焦透镜设置在矢量扫描光源和矢量扫描振镜之间。这是因为矢量扫描振镜的输出扫描光束经球面凸透镜聚焦后的焦面为曲面，而需要的投影工作区往往是平面，为获得平面焦面，一般采用平场聚焦透镜，又叫theta透镜，来聚焦；另外一种获得平面焦面的方法是在矢量扫描光源和矢量扫描振镜之间设置动态聚焦透镜，所述动态聚焦透镜的位置或焦距根据扫描点的位置不同而变化，以保证平面上获得良好的焦点。

进一步地，所述光栅投影装置包含DLP(Digital Light Processing，数字光处理)器件，所述DLP器件是基于DMD原理的DLP器件。所述DLP器件投影光线，特别是紫外光线时效率比液晶投影效率高，寿命长。