龙虾眼光学成像镜及其制备方法与流程

本发明涉及光学透镜技术领域，特别是涉及一种龙虾眼光学成像镜及其制备方法。

背景技术：

龙虾眼光学成像镜是由通孔截面为矩形的通道组成的球面微通道阵列，其中，每个通道的外壁呈矩形结构，在对通道排列中，为了便于排布，即便于加工以批量成产，如图1所示，每个通道横纵布置，使龙虾眼光学成像镜整体的排列方式为：由内部的方形排列向外阵列，即形成方形排列的龙虾眼光学成像镜。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

图1中所示的方形排列的龙虾眼光学成像镜中，像面上参与成像的光线分布不均，使像面上参与成像的能量分布不均匀，成像为十字像，能量利用率低，仅在10％左右。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种龙虾眼光学成像镜及其制备方法，主要目的在于提高龙虾眼光学成像镜的能量利用率。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种龙虾眼光学成像镜的制备方法，包括：

将耐酸性皮料玻璃管套在矩形酸溶性芯料玻璃上，再进行拉丝处理形成中间料管；

将所述中间料管进行阵列，阵列方式为：由内圈至外圈，均按照圆圈阵列，形成多圈阵列的中间料管；

将所述多圈阵列的中间料管熔合，定厚切割、热弯成型、酸化去除芯料玻璃后形成龙虾眼光学成像镜。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，前述的龙虾眼光学成像镜的制备方法，其中所述将所述中间料管进行阵列，阵列方式为：由内圈至外圈，均按照圆圈阵列，形成多圈阵列的中间料管，具体为：

将所述中间料管逐层的包裹在圆柱形的玻璃柱体的外壁上，使所述中间料管按照圆圈阵列于所述玻璃柱体的外壁，以形成多圈阵列的中间料管。

可选的，前述的龙虾眼光学成像镜的制备方法，其中所述将所述中间料管逐层的包裹在圆柱形的玻璃柱体的外壁上，具体为：

将所述中间料管并排的铺设；

使用柔性的粘贴带粘贴在并排铺设的中间料管上；

将圆柱形的玻璃柱体置于并排铺设的中间料管的一侧，使并排铺设的中间料管的一侧与所述玻璃柱体一同卷曲到并排铺设的中间料管的另一侧。

可选的，前述的龙虾眼光学成像镜的制备方法，其中所述将所述多圈阵列的中间料管熔合，具体为：

将所述多圈阵列的中间料管一次熔合形成圆形阵列的中间料管。

可选的，前述的龙虾眼光学成像镜的制备方法，其中所述皮料玻璃管为方形皮料玻璃管或圆形皮料玻璃管。

可选的，前述的龙虾眼光学成像镜的制备方法，其中所述进行拉丝处理形成中间料管，具体为：

将套有皮料玻璃管的芯料玻璃进行捆扎后，通过光纤拉丝机上进行方形单丝的拉制，形成单丝拉制料管；

将所述单丝拉制料管排列在正方形的模具里，进行捆扎；

将捆扎后的多根单丝拉制料管通过光纤拉丝机上进行方形复丝的拉制，形成中间料管。

可选的，前述的龙虾眼光学成像镜的制备方法，其中所述将所述多圈阵列的中间料管熔合，定厚切割、热弯成型、酸化去除芯料玻璃后形成龙虾眼光学成像镜，具体为：

将所述多圈阵列的中间料管置于一端封口的圆形玻璃管中，圆形玻璃管另一端与真空阀连接，将装有中间料管的圆形玻璃管置于加热炉中加热至设定温度并抽真空进行真空熔合；

对真空熔合的多圈阵列的中间料管依次进行定厚切割、热弯成型、酸化成孔工艺，形成龙虾眼光学成像镜。

另一方面，本发明的实施例提供一种龙虾眼光学成像镜，包括：

由通孔截面为矩形的通道组成的球面微通道阵列，其中，所述球面微通道阵列的阵列方式为：由内圈至外圈，所述通道均按照圆圈阵列，形成多圈通道圈。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，前述的龙虾眼光学成像镜，其中所述球面微通道阵列经由：将耐酸性皮料玻璃管套在矩形酸溶性芯料玻璃上，再进行拉丝处理形成中间料管；将所述中间料管逐层的包裹在圆柱形的玻璃柱体的外壁上，使所述中间料管按照圆圈阵列于所述玻璃柱体的外壁，以形成多圈阵列的中间料管后，将所述多圈阵列的中间料管一次熔合，定厚切割、热弯成型、酸化去除芯料玻璃后形成。

借由上述技术方案，本发明技术方案提供的龙虾眼光学成像镜及其制备方法至少具有下列优点：

本发明实施例提供的技术方案中，龙虾眼光学成像镜的球面微通道阵列的阵列方式为：由内圈至外圈，所述通道均按照圆圈阵列，形成多圈通道圈；采用了圆圈阵列的龙虾眼光学成像镜，相对于现有技术中方形排列的龙虾眼光学成像镜，由于所有的通道(成像单元)都指向球心，所以能量的利用率可明显提高，且加工工艺易于实现，便于实际的批量生产。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是现有技术中龙虾眼光学成像镜的结构示意图；

图2是本发明的实施例提供的一种龙虾眼光学成像镜的制备方法流程示意图；

图3是本发明的实施例提供的一种龙虾眼光学成像镜的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的龙虾眼光学成像镜及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例一

如图2所示，本发明的一个实施例提出的一种龙虾眼光学成像镜的制备方法，其包括如下步骤：

10、将耐酸性皮料玻璃管套在矩形酸溶性芯料玻璃上，再进行拉丝处理形成中间料管；

其中，酸溶性芯料玻璃如，硝酸可溶性玻璃，对应的，耐酸性皮料玻璃管为硝酸不可溶性玻璃；皮料玻璃管、芯料玻璃具有化学、热力学相容性，以便进行拉丝处理，拉丝处理中，可在皮料玻璃管内形成所需规格的矩形通道；耐酸性皮料玻璃管选用整根式，长度大于预制备的龙虾眼光学成像镜的厚度。所述皮料玻璃管可选用方形皮料玻璃管或圆形皮料玻璃管，优选的，可选用方形皮料玻璃管，以便于控制拉丝处理精度。

20、将所述中间料管进行阵列，阵列方式为：由内圈至外圈，均按照圆圈阵列，形成多圈阵列的中间料管；

即，阵列后，多圈阵列的中间料管的内圈为直径最小的圆圈，由内圈至外圈，圆圈的尺寸逐渐增大；圆圈的个数根据制备的龙虾眼光学成像镜的规格而定。由内圈至外圈每层圈相互叠加，每圈的中间料管相互贴临。

30、将所述多圈阵列的中间料管熔合，定厚切割、热弯成型、酸化去除芯料玻璃后形成龙虾眼光学成像镜。

熔合后，可使多圈阵列的中间料管固定于一体，酸化处理中可将皮料玻璃管内的芯料玻璃去除，皮料玻璃管形成龙虾眼光学成像镜的通道，选用的酸液可根据具体的酸溶性芯料玻璃而定。

本发明实施例提供的技术方案中，龙虾眼光学成像镜的球面微通道阵列的阵列方式为：由内圈至外圈，所述通道均按照圆圈阵列，形成多圈通道圈；采用了圆圈阵列的龙虾眼光学成像镜，相对于现有技术中方形排列的龙虾眼光学成像镜，由于所有的通道(成像单元)都指向球心，所以能量的利用率可明显提高。

进一步的，为了便于将中间料管按照圆圈阵列，上述的龙虾眼光学成像镜的制备方法，

所述将所述中间料管进行阵列，阵列方式为：由内圈至外圈，均按照圆圈阵列，形成多圈阵列的中间料管，具体为：

如图3所示，将所述中间料管100逐层的包裹在圆柱形的玻璃柱体200的外壁上，使所述中间料管100按照圆圈阵列于所述玻璃柱体200的外壁，以形成多圈阵列的中间料管100。

其中，圆柱形的玻璃柱体的直径尺寸根据需要制备的龙虾眼光学成像镜的内圈尺寸而定，即相等即可；圆柱形的玻璃柱体可为实心柱体，也可选用空心柱体。包裹中，可由内之外依次铺设在玻璃柱体的外壁上。采用圆柱形的玻璃柱体作为基体，可便于对中间料管的圆圈阵列。圆柱形的玻璃柱体的长度与切割后的中间料管(中间料管可根据规格需要先进行定长的切割后，再进行阵列)的长度相等，其直径可在3～5mm；

进一步的，为了更加便捷的对中间料管的圆圈阵列，以提高生产效率，便于大规模生产，上述的龙虾眼光学成像镜的制备方法，

所述将所述中间料管逐层的包裹在圆柱形的玻璃柱体的外壁上，具体为：

将所述中间料管并排的铺设；

其中，铺设的长度根据中间料管圆圈阵列的圈数而定，即，长度等于各圈的周长之和。

使用柔性的粘贴带粘贴在并排铺设的中间料管上；

柔性的粘贴带可采用胶带，如透明胶带；粘贴中，可粘贴在并排铺设的中间料管的一端、中部、两端等均可。具体的，粘贴带可为一根，整体粘贴在全部的排铺设的中间料管上；或是，粘贴带可为多根，从并排铺设的中间料管的一侧，至另一侧，每根粘贴带粘贴排铺设的中间料管上的长度依次为，待包裹在玻璃柱体的外壁上最内周至最外周中间料管每周的周长，即，每根粘贴带从并排铺设的中间料管的一侧，至另一侧，依次将待包裹在玻璃柱体的外壁上最内周至最外周中间料管粘贴；

将圆柱形的玻璃柱体置于并排铺设的中间料管的一侧，使并排铺设的中间料管的一侧与所述玻璃柱体一同卷曲到并排铺设的中间料管的另一侧。

即采用卷铺的方式，将中间料管包裹在玻璃柱体上；在采用整体式粘贴带时，可一次完成卷曲；在采用多跟粘贴带时，可依次将每段粘贴带粘贴的中间料管卷曲。之后，柔性的粘贴带可进行拆卸，可也保留直接进入下步工艺；拆卸中，可直接将柔性的粘贴带拆卸，也可将圆圈阵列好的中间料管捆绑后再进行拆卸。

其中，为了使龙虾眼光学成像镜的制备方法更加便捷，便于大批量生产，所述将所述多圈阵列的中间料管熔合，具体为：将所述多圈阵列的中间料管一次熔合形成圆形阵列的中间料管。相对于采用契形拼接(如，先一次熔合四分之一个圆弧的中间料管，再将4个圆弧的中间料管拼接呈圆形，再进行二次熔合)二次熔合的制备方法，只需要一次熔合，制备工艺较为便捷，便于大批量生产，降低成品的生产成本。

在具体的实施当中，所述进行拉丝处理形成中间料管，具体为：

将套有皮料玻璃管的芯料玻璃进行捆扎后，通过光纤拉丝机上进行方形单丝的拉制，形成单丝拉制料管；

单丝的拉制中，套有皮料玻璃管的芯料玻璃在拉丝炉中加热软化后下垂成丝，可通过拉丝轮的牵引拉制成所需规格尺寸的方形单丝。为了保证方形丝的规整度，可通过严格控制拉丝温度设置的温度，以避免单丝产生枕形畸变。

将所述单丝拉制料管排列在正方形的模具里，进行捆扎；

即，将方形的单丝拉制料管紧密的排列在正方形的模具里，一次的复丝排列之后，可用铁丝、或铜丝将排列好的复丝两端紧密捆扎，中间部分用棉线进行一定间距的捆扎，即成为捆扎后的多根单丝。

将捆扎后的多根单丝拉制料管通过光纤拉丝机上进行方形复丝的拉制，形成中间料管。

复丝的拉制中，捆扎后的多根单丝在拉丝炉中加热软化后下垂成丝，可通过拉丝轮的牵引拉制成所需规格尺寸的方形多根单丝。为了保证方形丝的规整度，可通过严格控制拉丝温度设置的温度，以避免单丝产生枕形畸变。

在具体的实施当中，上述的龙虾眼光学成像镜的制备方法，

所述将所述多圈阵列的中间料管熔合，定厚切割、热弯成型、酸化去除芯料玻璃后形成龙虾眼光学成像镜，具体为：

将所述多圈阵列的中间料管置于一端封口的圆形玻璃管中，圆形玻璃管另一端与真空阀连接，将装有中间料管的圆形玻璃管置于加热炉中加热至设定温度并抽真空进行真空熔合；

中间料管竖直的置于真空玻璃管中，其中，中间料管与真空玻璃管之间的间隙小于0.2mm，真空玻璃管的唯一通口与真空机连接，然后置于加热炉中的真空环境的高温区域进行熔合，熔合的同时通过真空机对真空玻璃管抽真空，可使多圈阵列的中间料管进行高温真空原位熔合成型；为了避免产生结构应力，真空玻璃管材料要与耐酸性皮料玻璃管材料相同，根据所用玻璃材料的性能设定成型温度和升温、降温曲线。

对真空熔合的多圈阵列的中间料管依次进行定厚切割、热弯成型、酸化成孔工艺，形成龙虾眼光学成像镜。

定厚切割即，将成型的多圈阵列的中间料管进行定厚切割，并置于抛光机上进行光学精加工；热弯成型即，将抛光好的多圈阵列的中间料管置于预定曲率的热弯模具中进行热弯成型，热弯模具由上胎模和下胎模组成，一凹一凸，曲率相同；酸蚀成孔即，将热弯好的实心多圈阵列的中间料管置于一定浓度的酸液中进行酸蚀成孔，酸蚀时间依酸溶性芯料玻璃的酸溶速率而定，为了加速酸蚀速率，可适当提高酸液温度，并采用超声波震动或搅拌等辅助措施。

实例

将耐酸性方形皮料玻璃管套在矩形酸溶性芯料玻璃上，方形酸溶性芯料玻璃外径边长尺寸为22mm±0.1mm；方形皮料玻璃管尺寸为：内径边长尺寸为23mm±0.1mm，壁厚：3.5～4.0mm。

将套有皮料玻璃管的芯料玻璃进行捆扎后，通过光纤拉丝机上进行方形单丝的拉制，单丝拉制尺寸：1.0mm±0.005mm；单丝拉丝温度：790～800℃，形成单丝拉制料管；

将所述单丝拉制料管排列在正方形的模具里，排列根数：30根/层，进行捆扎，捆扎后尺寸30mm±0.1mm；；

将捆扎后的多根单丝拉制料管通过光纤拉丝机上进行方形复丝的拉制，复丝拉制丝径：0.85mm±0.005mm；拉丝温度：750～760℃，形成中间料管。

将所述中间料管逐层的包裹在直径5mm圆柱形的玻璃柱体的外壁上，使所述中间料管按照圆圈阵列于所述玻璃柱体的外壁，以形成直径：65mm±0.5mm的多圈阵列的中间料管。

将所述多圈阵列的中间料管置于一端封口的圆形玻璃管中，圆形玻璃管另一端与真空阀连接，将装有中间料管的圆形玻璃管置于加热炉中加热至设定温度并抽真空进行真空熔合，在真空度：小于1×10－3Pa，熔压温度：650～660℃环境下，熔压3～4小时；

对加热熔合的多圈阵列的中间料管依次进行定厚切割，并置于抛光机上进行光学精加工；

之后，将抛光好的多圈阵列的中间料管置于预定曲率的热弯模具中在660～670℃进行热弯成型1～2小时，热弯模具由上胎模和下胎模组成，一凹一凸，曲率相同，曲率半径：750mm±0.7mm；；

将热弯好的实心多圈阵列的中间料管置于一定浓度：0.6mo l/L的硝酸中，在60℃下，酸蚀10～15小时，之后便可获得龙虾眼光学成像镜。

制备的龙虾眼光学成像镜的性能指标如下表1：

实施例二

本发明的一个实施例提出的一种龙虾眼光学成像镜，其包括：

由通孔截面为矩形的通道组成的球面微通道阵列，其中，所述球面微通道阵列的阵列方式为：由内圈至外圈，所述通道均按照圆圈阵列，形成多圈通道圈。

本发明实施例提供的技术方案中，龙虾眼光学成像镜的球面微通道阵列的阵列方式为：由内圈至外圈，所述通道均按照圆圈阵列，形成多圈通道圈；采用了圆圈阵列的龙虾眼光学成像镜，相对于现有技术中方形排列的龙虾眼光学成像镜，由于所有的通道(成像单元)都指向球心，所以能量的利用率可明显提高。

具体的，所述球面微通道阵列经由：将耐酸性皮料玻璃管套在矩形酸溶性芯料玻璃上，再进行拉丝处理形成中间料管；将所述中间料管逐层的包裹在圆柱形的玻璃柱体的外壁上，使所述中间料管按照圆圈阵列于所述玻璃柱体的外壁，以形成多圈阵列的中间料管后，将所述多圈阵列的中间料管一次熔合，定厚切割、热弯成型、酸化去除芯料玻璃后形成。相对于采用契形拼接二次熔合的制备方法，只需要一次熔合，制备工艺较为便捷，便于大批量生产，降低成品的生产成本。

具体的，本实施例二中所述的龙虾眼光学成像镜可直接采用上述实施例一提供的所述龙虾眼光学成像镜的制备方法制备而成，具体的实现方法可参见上述实施例一中描述的相关内容，此处不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的装置解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的部件进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的部件组合成一个部件，以及此外可以把它们分成多个子部件。除了这样的特征中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何装置的所有部件进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以它们的组合实现。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或组件。位于部件或组件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件或组件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的装置来实现。在列举了若干部件的权利要求中，这些部件中的若干个可以是通过同一个部件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。