3D-printed-mirror-array：可投影任意图案的3D打印六边形镜阵

一个开源项目，提供计算镜面角度并生成3D打印模型的Python代码，把六边形镜阵排布成能将阳光反射到指定焦平面、形成任意图案的装置。

这个工具是什么

该项目由 Ben Bartlett 发起，最初用于设计一个在日落时把阳光反射到地面拼出求婚文字的镜阵，随后将生成3D打印模型的全部源代码公开。技术基础是几何光学中的反射定律：已知每面镜子的位置、对应目标像素位置以及太阳方向，通过求入射方向与目标方向夹角平分线得到镜面法向量，进而确定每面镜子的三维朝向。代码以 Jupyter Notebook 编写，依赖 numpy、matplotlib、numpy-stl、hexy，可选 vpython 做光线追踪可视化，输出可打印的 STL 模型。README 说明可较直接地修改代码，以把任意图像投影到任意焦平面。

核心能力

• 根据镜面位置、目标像素与太阳方向求解每面镜子的三维朝向
• 生成可导入3D打印机的STL镜阵模型，镜面按计算角度排布
• 提供光线追踪可视化选项，便于检查反射路径是否符合预期
• 代码结构便于替换目标图像与焦平面，适配不同投影需求

科研中的典型用法

• 设计户外光学装置：把指定文字或图案反射到地面、墙面等焦平面
• 作为几何光学与向量反射的教学示例，演示法向量求解与光线追迹
• 在3D打印与光学交叉项目中，快速生成带特定倾角的镜面阵列结构

快速上手

准备 Python 3 与 Jupyter，安装 numpy、matplotlib、numpy-stl、hexy，如需渲染光路再装 vpython。按 README 的 Supplies 清单备好 FDM 打印机、PLA、1 英寸六边形镜片和不固化膨胀的胶水。运行 Notebook 计算镜面角度并导出 STL，打印后把镜片粘到对应位置；胶层要薄，以免影响敏感的镜面角度。

生态与相近工具

同类工作多集中在计算光学与3D打印结构设计，如用于太阳能聚光的定日镜阵列或艺术投影装置。该项目侧重可打印模型生成与光路计算，不涉及硬件控制。若只需静态图案投影，可直接复用其代码；若需要动态或闭环控制，则需另行搭建跟踪与驱动部分。

项目信息

• 仓库：bencbartlett/3D-printed-mirror-array
• 星标：2,530　·　派生：147
• 主要语言：Jupyter Notebook
• 许可证：MIT
• 最近提交：2022-01-03

本文属于《学科研究工具知识库 · 物理学》第 7 篇（按 GitHub 星标排序）。收录标准：该学科公开可获取的开源研究工具，星标与活跃度为主要参考，不代表对其性能或适用性的背书；选型前请结合自身场景评估。