塑胶镜片射出成型技术

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1、塑膠鏡片射出成型技術第一章：简介1-1塑料镜片的优缺点制品的产量高、价格低，又可实现轻薄短小的产品需求，但以往被认为精度不高，无法取代传统的金属或玻璃等。但近年来由于塑料材料的研发及射出成形技术的精进，已经大大的改变了这个市场。在光学组件的领域中，塑料镜片早已进入了高精度的时代，从早期抛弃式的相机镜片，到现在需要高精度的读取头物镜，塑料镜片充分发挥塑料产品的特色，也超越了塑料产品的瓶颈。在光电产业蓬勃发展的今天，本课程将带领各位进入塑料镜片射出成形的技术领域，了解镜片的开发流程和相关技术。塑料制品生产速度快，适合大量及自动化的生产，所以容易降低价格﹔塑性良好因

2、此耐冲击﹔因为塑料比重低，因此重量相对的较轻，可以让整个系统重量降低﹔而且成品形状自由度高，可以将系统的机构组件与光学组件合并，减少零件数量，并简化系统组装程序﹔利用这样的优点，我们可以设计特殊架构的光学组件。有优点就有缺点，塑料的缺点有：温度特性差：和玻璃相较，塑料容易受环境影响光学特性。因为一旦耐热温度低，热膨胀系数大，光学组件就会变形而影响光学特性。精度较玻璃低：塑料由于材料特性的关系，因此不均匀性较高，容易产生收缩变形，导致精度不容易控制。抗刮力差：塑料的机械强度较低，材质的硬度不像玻璃坚硬，因此抗刮力差。与光学玻璃相较，材料种类较少：由于光学玻璃发展

3、已有很长一段时间，所以塑料镜片和其相较之下，材料种类较少，而且折射率较低，大约在1.5到1.6之间，分布较狭窄。有双折射现象：造成光学性能降低。要有一定的产量才符合经济效益：塑料射出成形的模具价格十分昂贵，一个模具开下去，可能需要几十万或百万的费用，所以如果没有达到一定的产量规模，便不符合经济效益。大小受限制：塑料镜片射出成形在∮100mm以上的精度不足，会有成形上的问题，也可以说尺寸愈大，精度愈难控制。1-2塑料镜片的应用塑料镜片可以应用在相机、数字相机用的观景窗、镜头镜片；投影机、背投式电视用的镜头镜片；最好的例子是CD/DVD读取头上所用的pickupl

4、ens、gratinglens、DOE，年产量在数亿颗以上；还有LCD面板上的背光板、导光板也可以看到塑料镜片的应用；在各种光学系统中，光学组件适合在塑料镜片上作微细结构，产生绕射、折射、分光或偏光现象，因此也适合应用在Frenellens,F-θlens上。总括来说，塑料镜片非常适合用在消费性的光电产品，因为这类产品需要降低成本，精度要求与专业仪器相较下比较低，生产量很大而且要求产品轻薄短小，正好符合塑料镜片的特色。第二章：塑料镜片射出成形各类技术2-1光学设计的基本概念镜片射出成形的技术包括了光学设计、模具技术、成形技术和量测技术。现在我们分别来谈一谈这些

5、技术的基本概念。首先，我们来看光学设计。在光学设计上，通常需要考虑两个因素：材料的选用和形状的设计。了解光学设计的要点与射出成形之间的关系，在与光学设计者讨论时较有概念，也可以对于设计者所设计的镜片可行性及困难度加以评估与判断。在选用光学塑料的时候，几个光学特性是必须注意的，比方说：穿透频谱、反射损失、吸收，也就是穿透率，一般在88~92%之间、还有折射率、折射率稳定性，是指射出成形后的稳定性、色散、双折射特性等。光学塑料的物理特性在光学设计时也需要考虑进去，比如说塑料材料的吸水性、成形收缩率、玻璃转移点温度、热变形温度、流动性、比重、强度、抗刮，耐高温、抗化

6、学、电气、耐冲击等。在形状设计方面，光学设计人员应考虑塑料的光学和树脂特性来设计形状，也就是说，不同的塑料材料会有不同的特性，光学设计人员会利用这样的特性去设计出易于成形的形状，让厚薄比、形状变化等保持在一定的限度。我们拿CD和DVD读取头物镜来做例子。从这张表格中，我们可以看到一些关于光学系统的设计值。NA值越大，代表物镜聚焦角度越大，通常伴随而来的是曲率半径更小、厚薄比更大、模仁加工和成形困难度更高。厚薄比是衡量镜片成形难度的重要指标，当厚薄比越大时，成形收缩越不均匀，越难成形高精度的镜片。有效径是指光路真正通过镜片的口径大小。镜片在成形时，由于厚度和温度

7、的差异，在中央与边缘的收缩率会不一致，当有效径比率越大时，代表在周围无效的区域要越小。最小曲率半径与有效径同时考虑，通常就决定了最大曲面斜率，曲面斜率越大，加工范围及量测误差也会越大，甚至可能产生刀具干涉或超出可量测范围的问题，这对高精度的镜片是很大的问题。波面收差是物镜的规格要求，可以有效的量化镜片的光学特性，对于物镜微小的缺陷，都可以由波面收差表现出来﹔因此，波面收差值越小，代表物镜可容许的误差越小。这些误差包含了两个曲面的形状误差、tilt和decenter误差的综合表现。这个表为光学镜片射出成型精度比较表，以曲率半径变化为例子，在较低阶的镜片，所允许的

8、误差值为正负3-5%，但对精密的镜片，