非球面光学组件制程技术

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1、第七章非球面光学组件制造技术非球面光学组件一直以来被广泛的使用在各项光学产品中，如数字相机、各类的影像传感器模块、DVD读取头等光学产品中，与一般传统的玻璃或塑料镜片搭配在一起，以达到该光学产品应有的品质与功能。非球面光学组件可以成功的矫正光学各类像差，如球面像差、慧差、像散，还有光学形变像差，一直以来都是光学设计者于设计过程中之锦囊妙计。但是由于非球面光学组件一般而言成本较传统镜片高出许多，且不易制作，故工程上若需考虑成本及良品率问题，往往会放弃非球面光学组件来作为设计。近年来，由于塑料光学组件射出制作逐渐成熟，造就了塑料非球面光学组

2、件的生产技术成熟，使得成本大幅降低，也间接促使光学设计者采用塑料非球面光学组件来作设计，尤其是小口径的镜头产品，如照相手机模块等产品，都大量的采用塑料非球面光学组件。然玻璃镜片一直都是光学设计者最佳的光学材料选择，其高穿透率、高环境耐受度等优点，一直以来都被定义为光学产品中的第一材料优先选择。然要制作非球面玻璃组件，却是难度相当高，相对成本也是相当高昂。以往只能在高价的单眼相机用的镜头可以见到非球面玻璃光学组件搭配在其中，然如今模压玻璃生产技术逐渐成熟，相信便宜且质优的非球面玻璃光学组件将会大量的取代现有的光学组件。7-1塑料非球面光学

3、组件材料塑料光学组件自1970年代由日本人开始尝试以PC等材质制作放大镜等简单的光学产品，塑料光学组件就开始深入日常生活中。由于塑料射出技术的发达，可以制造出许多玻璃光学组件难以达成的形状。然在当时，许多传统光学厂对于塑料光学组件相当不了解，更别提要取代玻璃光学组件了。但经过了30多年的改进，其光学用塑料材料的种类增多了，也改善了许多以往为人诟病的缺点，如材料选择少、穿透率低等，慢慢的拉近与玻璃组件材料的差距。若以可用光学材料而言，一般光学设计者会采用两类材料来设计，一为Crown材料类，一为Flint材料类，会以高低折射率及高低色散率

4、来搭配设计；而塑料光学材料中也有同样法则可供参考。一般而言，以Crown材料类而言，大多会选择以PMMA或是以COP两类材料作设计；而以Flint材料类而言，会以PC或是以PS两类材料作为设计的考量。然在设计过程中，各类材料选择上都必须考量到其光学性质及优缺点等，才能达到预期的效果，如表7-1-1所示。表7-1-1塑料光学材料列表CrownMaterialsFlintMaterials材料Acrylic【PMMA】Cyclicolefinpolymer【COP】Polycarbonate【PC】Polystyrene【PS】光学系数（N

5、d）1.491.531.591.59阿贝系数（Abbe）57563431穿透率（未镀膜）92928889密度1.191.011.021.06吸湿度0.3%＜0.01%0.2%0.2%耐冲击度0.40.5140.35硬度M97M89M70M90最高工作温度90℃120℃125℃80℃优点少应力双折射低吸湿度高耐冲击度低成本缺点较小的温度容忍度高成本容易于材料中产生雾化现象高应力双折射以常见的CCM（compactcameramodule）产品为例，其常用的光学塑料材料有Zeonex的E48R、330R等、ARTON的D4532、Tejin

6、的AD5503、Osakagaschemical（OGC）的OKP4及OKP4HT等，如表7-1-2所示。表7-1-2CCM中常见的光学塑料材料makernamendvdZeonexE48R1.5299655.8Zeonex330R1.50956.4ARTOND45321.51457Tejin(PC)AD55031.58530Osakagaschemical(OGC)OKP41.60727Osakagaschemical(OGC)OKP4HT1.632237-2非球面塑料光学组件制作技术塑料光学组件于光学产品设计生产过程中，尤其以与机构

7、件设计兼容度高著称。由于塑料光学组件以塑料射出成型来生产制作，许多与机构件作搭配挟持的部分可以一并用注射来成型，进一步来配合装配流程，提高生产良品率。目前塑料光学组件生产制作技术大约分为三类，射出成型、热压成型、及铸模成型。以光学镜片生产而言，是以射出成型为主，如表7-2-1。表7-2-1各类塑料光学镜片生产方式技术射出成型热压成型铸模成型内容将塑料原料予以加热射出成型将塑料原料与以热压成型将铸模材料及单体置入模具内，使其完成聚合反应及固化优点加工便利，效率高高精密度设备投资低，能制作大面积产品设备投资低，能制作大面积产品缺点模具成本高

8、学习周期长成型后加工程序多产品成型周期长、精准度低适合产品光学级镜片大面积的导光板聚光罩、反射罩然在制作过程中，公差的考量是绝对且必要的。若以精密塑料非球面光学镜片为例，其公差设定与一般的玻璃光学镜片不尽相