[发明专利]光学系统、光学系统使用方法及3D打印设备

说明书

本发明提供一种光学系统、光学系统使用方法及3D打印设备，所述光学系统包括：光源，发射光束；聚光单元，接收光束，形成会聚光束，所述会聚光束的光斑大小可变。利用本发明的光学系统，可以实现光斑的大小变化，提高3D打印效率和精度。

技术领域

本发明涉及打印设备领域，尤其涉及一种光学系统、光学系统使用方法及3D打印设备。

背景技术

基于立体光固化成型法的打印设备采用将光固化材料逐层固化累积的方式制造立体物体，由于其具有精细的分层设计和精准的打印控制过程，使得所打印出的立体物体在精度和精准度方面具有更高品质并具有广泛的应用场景。激光扫描式立体光固化是光固化成型的一种实现方式，光学系统将聚焦的光斑投射到工作面上，并依照特定的路径进行光斑扫描，实现逐层固化。光斑的尺寸作为一个重要参数，直接影响固化效率和成型精细度。

目前3D打印行业要迈向批量化生产，其中要解决重要的问题就是3D打印效率的问题。3D打印需要用光束扫描，逐层打印，而为了追求精度和产品表面质量，光源的光斑需要尽可能的调小。光斑越小，单层扫描路径就越长，扫描时间也就越长，导致打印效率低。如果只有一种光斑，那么在成型较大平面时，效率就会很低，成型速度就会很慢，制约了3D打印快速成型的速度。

如何克服现有技术中光斑大小变化范围受到限制是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种光学系统，实现光斑的大小变化，以保证3D打印效率和精度。

为解决上述问题，本发明提供一种光学系统，包括：光源，发射光束；聚光单元，接收光束，形成会聚光束，所述会聚光束的光斑大小可变。

本发明的一种方案，所述聚光单元包括：第一光束改变装置，用于接收所述光束，并对光束的发散角进行改变，形成第一改变光束；发散装置，用于接收所述第一改变光束，对进行发散，形成发散光束；第一会聚装置，用于接收所述发散光束，进行会聚，形成会聚光束。

可选的，所述第一光束改变装置切入到所述光束或者所述第一光束改变装置切出所述光束。

可选的，所述第一光束改变装置按照改变光束的方式分为光束发散装置一和光束聚焦装置一。

可选的，所述第一光束改变装置为负透镜组或正透镜组或正负透镜组合。

可选的，所述第一光束改变装置的入射面与所述光束的角度在0°-180°之间。

可选的，所述发散装置为负透镜组或正负透镜组合或正透镜组。

可选的，所述第一会聚装置为正透镜组或正负透镜组合。

本发明的另一种方案，所述聚光单元包括：第二光束改变装置，用于接收所述光束，并对光束的发散角进行改变，形成第二改变光束；第二会聚装置，用于接收所述第二改变光束，并进行会聚，形成出射光束；第三会聚装置，用于接收所述出射光束，进行会聚，形成会聚光束。

可选的，所述第二光束改变装置按照改变光束的方式分为光束发散装置二和光束聚焦装置二。

可选的，所述第二光束改变装置为负透镜组或正透镜组或正负透镜组合。

可选的，所述第二会聚装置为正透镜组或正负透镜组合。

可选的，所述第三会聚装置为正透镜组或正负透镜组合。

可选的，所述第二光束改变装置与所述第二会聚装置的焦距比可变。

一种光学系统的使用方法，包括：通过光源发射光束；所述光束进入聚光单元进行会聚，形成会聚光束，所述会聚光束的光斑大小可变。