一种光纤倒像器的外形成型方法与流程

本发明涉及光纤传像元件制造技术领域，特别涉及一种光纤倒像器的外形成型方法。

背景技术：

光纤传像元件是一种由大量的光学纤维按一定规则排列熔合而成的光学元件，能把图像从一个端面按既定的规则传递到另一个端面。光纤面板、光纤倒像器、纤维光锥、光纤传像束等系列产品是光纤传像元件的典型代表。这些产品在微光夜视、医疗、显示、探测、生物识别等技术领域中均有广泛的应用。

光纤倒像器是在光纤面板的基础上，经过再次加热扭转制作而成的，该产品能将传递的图像倒转180度输出。由于光纤倒像器具有体积小、重量轻等优点，在微光夜视像增强器中，通常采用该产品来解决前端成像系统的图像倒立问题。图1为现有光纤倒像器的成像示意图，为了后期的方便装配和使用，光纤倒像器的外形一般加工成图2-a和图2-b两种外形，均具备有台阶。

图3-a和图3-b分别为图2-a以及图2-b所示的光纤倒像器光纤的路径示意图。其中光纤倒像器的有效传像区域范围之外的台阶部分的光纤已不参与传像，仅起填充形成外形的作用。

目前，制作光纤倒像器的工艺步骤为先扭转再加工，首先扭转180°，然后再通过光学冷加工把产品磨削到对应的外形尺寸。在现有的工艺生产中，为了保证外形尺寸，需要增加扭转毛坯的外形尺寸，进而增大了扭转的难度，使得高度短、外形大的光纤倒像器的扭转制作技术非常困难，限制了产品质量提升的空间。

并且，当光纤倒像器被加热扭转时，光纤倒像器的组成光纤被纵向拉丝，直径越大，高度越短，光纤拉伸的程度越大。当光纤被拉伸变形超出一定的程度时，光纤的传光性能会受到影响，进而造成光纤倒像器传递图像失真等一系列问题。

为了防止光纤倒像器传递图像出现失真等问题，目前一般是通过增长产品的尺寸，减少光纤扭转拉伸过程的变形来解决。采用这种方法就限制了高度短，外径大的光纤倒像器的制作。因此，需要提供一种光纤倒像器成型的新方法，使其在相对短的产品上实现图像倒转，同时避免产生传递图像的失真问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种光纤倒像器的外形成型方法，使用该外形成型方法能够降低高度短、外径大的光纤倒像器的扭转难度，同时有利于提升光纤倒像器产品的质量，避免传递图像失真问题的发生。

根据本发明的第一方面实施例，提供一种光纤倒像器的外形成型方法，包括以下步骤：

1)将光纤倒像器毛胚进行180°扭转加工，得到第一次光纤倒像器半成品；

2)将第一次光纤倒像器半成品进行加工，得到第二次光纤倒像器半成品，所述第二次光纤倒像器半成品的外径尺寸大于光纤倒像器成品的有效传像区域的尺寸；

3)将第二次光纤倒像器半成品进行压制成型加工，得到第三次光纤倒像器半成品，所述第三次光纤倒像器半成品的外形尺寸与光纤倒像器成品的外形尺寸相一致；

4)对第三次光纤倒像器半成品进行加工修正，得到光纤倒像器成品。

有益效果：通过对第二次光纤倒像器半成品进行压制成型加工，有效改变了其有效传像区域内光纤的路径。经压制成型加工得到的具有台阶的第三次光纤倒像器半成品，其有效传像区域内光纤的路径更长了，进而可以在不改变产品高度的同时，增长扭转区域的光纤，减少扭转过程光纤的变形，有利于改善光纤倒像器成品的质量。同时，不成像的台阶部分由压制收缩形成，在光纤倒像器毛胚的制作时，可不考虑台阶的尺寸，只考虑有效传像区域的尺寸，进而光纤倒像器毛胚的尺寸可以大幅度减小，这就降低了扭转的难度，有利于制作外径更大的光纤倒像器。

根据本发明第一方面实施例所述的光纤倒像器的外形成型方法，步骤2)中，所述第二次光纤倒像器半成品的外径尺寸至少大于光纤倒像器成品的有效传像区域的尺寸0.2mm。

根据本发明第一方面实施例所述的光纤倒像器的外形成型方法，步骤3)中，光纤倒像器成品的外形包含一个台阶，所述第二次光纤倒像器半成品为光轴状，所述第三次光纤倒像器半成品的台阶经压制成型加工形成，在相同的高度下，所述第三次光纤倒像器半成品的有效传像区域内的光纤路径长于未经压制成型加工的所述第二次光纤倒像器半成品的有效传像区域内的光纤路径。

根据本发明第一方面实施例所述的光纤倒像器的外形成型方法，通过压制成型模具实现压制成型加工，所述压制成型模具包括第一压模和第二压模，所述第一压模和第二压模同轴设置且可相对移动，所述第一压模和第二压模合模后形成的模具腔的形状与所述光纤倒像器成品的外形相一致；先将所述第二次光纤倒像器半成品安装于第一压模和第二压模之间，再驱动第一压模和第二压模相对移动至完成合模，进而得到所述第三次光纤倒像器半成品。

根据本发明第一方面实施例所述的光纤倒像器的外形成型方法，所述第二次光纤倒像器半成品先经加热，再进行压制成型加工，所述第二次光纤倒像器半成品的加热部位经压制成型加工形成所述第三次光纤倒像器半成品的台阶。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：

图1为现有光纤倒像器的成像示意图；

图2-a为现有光纤倒像器的其中一种外形轮廓示意图；

图2-b为现有光纤倒像器的另外一种外形轮廓示意图；

图3-a为图2-a所对应的光纤倒像器的光纤路径示意图；

图3-b为图2-b所对应的光纤倒像器的光纤路径示意图；

图4-a为本发明实施例其中一种光纤倒像器的光纤路径示意图；

图4-b为本发明实施例另外一种光纤倒像器的光纤路径示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，为现有光纤倒像器的成像示意图，为了后期的方便装配和使用，光纤倒像器的外形一般加工成图2-a和图2-b两种外形，均具备有台阶1。图3-a和图3-b分别为图2-a以及图2-b所示的光纤倒像器光纤的路径示意图。其中光纤倒像器的有效传像区域范围之外的台阶1部分的光纤已不参与传像，仅起填充形成外形的作用。

本发明实施例提供一种光纤倒像器的外形成型方法，使用该外形成型方法能够降低高度短、外径大的光纤倒像器的扭转难度，同时有利于提升光纤倒像器产品的质量，避免传递图像失真问题的发生。参照图4-a和图4-b，为采用本发明外形成型方法所得到的光纤倒像器成品的光纤路径2示意图。相较于现有的光纤倒像器，在同等高度下，采用本发明方法加工得到的光纤倒像器成品的光纤路径2更长。

具体地，一种光纤倒像器的外形成型方法，包括以下步骤：

1)按照常规方法，通过扭转设备将光纤倒像器毛胚进行180°扭转加工，得到第一次光纤倒像器半成品。

2)将第一次光纤倒像器半成品进行加工，得到第二次光纤倒像器半成品，第二次光纤倒像器半成品的外径尺寸大于光纤倒像器成品的有效传像区域的尺寸。

3)通过压制成型模具将第二次光纤倒像器半成品进行压制成型加工，得到第三次光纤倒像器半成品。第三次光纤倒像器半成品的外形尺寸与光纤倒像器成品的外形尺寸相一致。

4)对第三次光纤倒像器半成品进行冷加工修正，得到光纤倒像器成品。

通过对第二次光纤倒像器半成品进行压制成型加工，有效改变了其有效传像区域内光纤的路径。经压制成型加工得到的具有台阶1的第三次光纤倒像器半成品，其有效传像区域内光纤的路径更长了，进而可以在不改变产品高度的同时，增长扭转区域的光纤，减少扭转过程光纤的变形，有利于改善光纤倒像器成品的质量。同时，不成像的台阶1部分由压制收缩形成，在光纤倒像器毛胚的制作时，可不考虑台阶1的尺寸，只考虑有效传像区域的尺寸，进而光纤倒像器毛胚的尺寸可以大幅度减小，这就降低了扭转的难度，有利于制作外径更大的光纤倒像器。

优选地，步骤2)中，第二次光纤倒像器半成品的外径尺寸至少大于光纤倒像器成品的有效传像区域的尺寸0.2mm，第二次光纤倒像器半成品的外径尺寸稍微大于光纤倒像器成品的外径尺寸。一方面尽可能的减小了光纤倒像器毛胚所需要的尺寸，另一方面也确保了后续加工修正的加工余量。

具体地，所需加工的光纤倒像器成品的外形包含一个台阶1，第二次光纤倒像器半成品为光轴状，第三次光纤倒像器半成品的台阶1经压制成型加工形成。在相同的高度下，第三次光纤倒像器半成品的有效传像区域内的光纤路径2长于未经压制成型加工的第二次光纤倒像器半成品的有效传像区域内的光纤路径2。

区别于现有的切削材料加工形成光纤倒像器台阶1的工艺，采用本发明方法制作出的光纤倒像器，在相同高度下的光纤倒像器，其有效传像区域的光纤路径2变长了，意味着制作相同高度的光纤倒像器，本发明方法在扭转时，其扭转毛坯的高度可比现有工艺方案的毛坯长，扭转完成后，再把扭转后的毛胚压缩到和现有工艺一样的高度，达到了通过增加扭转光纤的长度，减少光纤在扭转过程中的变形，进而保证了光纤的传光性能，避免了光纤倒像器传递图像的失真问题。采用本发明制作形成的光纤倒像器成品，其高度并没有发生变化。

本发明方法制作的光纤倒像器，其不成像的台阶1部分由压制收缩形成，扭转毛坯在制作时，可不用考虑台阶1的尺寸，只需考虑有效传像区域的尺寸。因此扭转毛坯的外径可以大幅度减小，有利于制作外径更大的光纤倒像器。通过该方法，在不增加光纤倒像器高度的情况下，可减少光纤倒像器扭转光纤的变形，有利于改善光纤倒像器传递图像的质量。同时通过压缩成型，在保证光纤倒像器传递图像的条件下，更有利于制作高度短，外径大的光纤倒像器。

本方法需要用到压制成型模具实现压制成型加工。具体地，压制成型模具包括第一压模和第二压模，第一压模和第二压模同轴安装，压制成型模具可以驱动第一压模和第二压模相对移动。第一压模和第二压模相对移动至合模是，第一压模和第二压模共同形成的模具腔的形状与光纤倒像器成品的外形相一致。

合模前，先将第二次光纤倒像器半成品安装于第一压模和第二压模之间，再驱动第一压模和第二压模相对移动至完成合模，进而得到第三次光纤倒像器半成品。

为了确保第二次光纤倒像器半成品可顺利的压制成型，还包括了加热装置，使用加热装置对第二次光纤倒像器半成品进行加热，等第二次光纤倒像器的中间部分加热变软后，再进行压制成型加工。第二次光纤倒像器半成品的加热部位经压制成型加工后形成第三次光纤倒像器半成品的台阶1。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。