塑膠鏡片射出成型技術(shù)

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1、塑膠鏡片射出成型技術(shù)第一章：簡介1-1塑料鏡片的優(yōu)缺點制品的產(chǎn)量高、價格低，又可實現(xiàn)輕薄短小的產(chǎn)品需求，但以往被認(rèn)為精度不高，無法取代傳統(tǒng)的金屬或玻璃等。但近年來由于塑料材料的研發(fā)及射出成形技術(shù)的精進，已經(jīng)大大的改變了這個市場。在光學(xué)組件的領(lǐng)域中，塑料鏡片早已進入了高精度的時代，從早期拋棄式的相機鏡片，到現(xiàn)在需要高精度的讀取頭物鏡，塑料鏡片充分發(fā)揮塑料產(chǎn)品的特色，也超越了塑料產(chǎn)品的瓶頸。在光電產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，本課程將帶領(lǐng)各位進入塑料鏡片射出成形的技術(shù)領(lǐng)域，了解鏡片的開發(fā)流程和相關(guān)技術(shù)。塑料制品生產(chǎn)速度快，適合大量及自動化的

2、生產(chǎn)，所以容易降低價格﹔塑性良好因此耐沖擊﹔因為塑料比重低，因此重量相對的較輕，可以讓整個系統(tǒng)重量降低﹔而且成品形狀自由度高，可以將系統(tǒng)的機構(gòu)組件與光學(xué)組件合并，減少零件數(shù)量，并簡化系統(tǒng)組裝程序﹔利用這樣的優(yōu)點，我們可以設(shè)計特殊架構(gòu)的光學(xué)組件。有優(yōu)點就有缺點，塑料的缺點有：溫度特性差：和玻璃相較，塑料容易受環(huán)境影響光學(xué)特性。因為一旦耐熱溫度低，熱膨脹系數(shù)大，光學(xué)組件就會變形而影響光學(xué)特性。精度較玻璃低：塑料由于材料特性的關(guān)系，因此不均勻性較高，容易產(chǎn)生收縮變形，導(dǎo)致精度不容易控制?？构瘟Σ睿核芰系臋C械強度較低，材質(zhì)的硬度不像玻

3、璃堅硬，因此抗刮力差。與光學(xué)玻璃相較，材料種類較少：由于光學(xué)玻璃發(fā)展已有很長一段時間，所以塑料鏡片和其相較之下，材料種類較少，而且折射率較低，大約在1.5到1.6之間，分布較狹窄。有雙折射現(xiàn)象：造成光學(xué)性能降低。要有一定的產(chǎn)量才符合經(jīng)濟效益：塑料射出成形的模具價格十分昂貴，一個模具開下去，可能需要幾十萬或百萬的費用，所以如果沒有達到一定的產(chǎn)量規(guī)模，便不符合經(jīng)濟效益。大小受限制：塑料鏡片射出成形在∮100mm以上的精度不足，會有成形上的問題，也可以說尺寸愈大，精度愈難控制。1-2塑料鏡片的應(yīng)用塑料鏡片可以應(yīng)用在相機、數(shù)字相機用的

4、觀景窗、鏡頭鏡片；投影機、背投式電視用的鏡頭鏡片；最好的例子是CD/DVD讀取頭上所用的pickuplens、gratinglens、DOE，年產(chǎn)量在數(shù)億顆以上；還有LCD面板上的背光板、導(dǎo)光板也可以看到塑料鏡片的應(yīng)用；在各種光學(xué)系統(tǒng)中，光學(xué)組件適合在塑料鏡片上作微細結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生繞射、折射、分光或偏光現(xiàn)象，因此也適合應(yīng)用在Frenellens,F-θlens上?？偫▉碚f，塑料鏡片非常適合用在消費性的光電產(chǎn)品，因為這類產(chǎn)品需要降低成本，精度要求與專業(yè)儀器相較下比較低，生產(chǎn)量很大而且要求產(chǎn)品輕薄短小，正好符合塑料鏡片的特色。第二章：

5、塑料鏡片射出成形各類技術(shù)2-1光學(xué)設(shè)計的基本概念鏡片射出成形的技術(shù)包括了光學(xué)設(shè)計、模具技術(shù)、成形技術(shù)和量測技術(shù)?，F(xiàn)在我們分別來談一談這些技術(shù)的基本概念。首先，我們來看光學(xué)設(shè)計。在光學(xué)設(shè)計上，通常需要考慮兩個因素：材料的選用和形狀的設(shè)計。了解光學(xué)設(shè)計的要點與射出成形之間的關(guān)系，在與光學(xué)設(shè)計者討論時較有概念，也可以對于設(shè)計者所設(shè)計的鏡片可行性及困難度加以評估與判斷。在選用光學(xué)塑料的時候，幾個光學(xué)特性是必須注意的，比方說：穿透頻譜、反射損失、吸收，也就是穿透率，一般在88~92%之間、還有折射率、折射率穩(wěn)定性，是指射出成形后的穩(wěn)定性

6、、色散、雙折射特性等。光學(xué)塑料的物理特性在光學(xué)設(shè)計時也需要考慮進去，比如說塑料材料的吸水性、成形收縮率、玻璃轉(zhuǎn)移點溫度、熱變形溫度、流動性、比重、強度、抗刮，耐高溫、抗化學(xué)、電氣、耐沖擊等。在形狀設(shè)計方面，光學(xué)設(shè)計人員應(yīng)考慮塑料的光學(xué)和樹脂特性來設(shè)計形狀，也就是說，不同的塑料材料會有不同的特性，光學(xué)設(shè)計人員會利用這樣的特性去設(shè)計出易于成形的形狀，讓厚薄比、形狀變化等保持在一定的限度。我們拿CD和DVD讀取頭物鏡來做例子。從這張表格中，我們可以看到一些關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計值。NA值越大，代表物鏡聚焦角度越大，通常伴隨而來的是曲率半

7、徑更小、厚薄比更大、模仁加工和成形困難度更高。厚薄比是衡量鏡片成形難度的重要指標(biāo)，當(dāng)厚薄比越大時，成形收縮越不均勻，越難成形高精度的鏡片。有效徑是指光路真正通過鏡片的口徑大小。鏡片在成形時，由于厚度和溫度的差異，在中央與邊緣的收縮率會不一致，當(dāng)有效徑比率越大時，代表在周圍無效的區(qū)域要越小。最小曲率半徑與有效徑同時考慮，通常就決定了最大曲面斜率，曲面斜率越大，加工范圍及量測誤差也會越大，甚至可能產(chǎn)生刀具干涉或超出可量測范圍的問題，這對高精度的鏡片是很大的問題。波面收差是物鏡的規(guī)格要求，可以有效的量化鏡片的光學(xué)特性，對于物鏡微小的

8、缺陷，都可以由波面收差表現(xiàn)出來﹔因此，波面收差值越小，代表物鏡可容許的誤差越小。這些誤差包含了兩個曲面的形狀誤差、tilt和decenter誤差的綜合表現(xiàn)。這個表為光學(xué)鏡片射出成型精度比較表，以曲率半徑變化為例子，在較低階的鏡片，所允許的誤差值為正負3-5%，但對精密的鏡片，