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精密光学成形探讨

2019-06-11 00:00570

光學鏡片與鏡頭是任何光電產品不可或缺的元件,尤其在照相手機與數位相機的市場量上看數億規模之際,光學元件的製造也得邁入新的生產紀元,無論是塑膠或玻璃鏡片,甚至未來的微光學和液體鏡片等,不僅得大量生產,且精密度也大幅提高。2006年全球數位相機市場銷售額約達181億美元,而在銷售量方面,預估2008年全球數位相機出貨量可望成長接近1.2億台。其中台灣數位相機廠商於2007年總出貨量超過5000萬台,全球市場占有率超過50%。

而數位相機中的光學元件滿重要的構件就是-透鏡,在早期此透鏡皆採用光學玻璃,但光學玻璃逐漸的被光學塑膠取代,原因如下表:

隨著塑膠機的精度進步,以及模具開發的技術,塑膠光學鏡片的精度、穿透率等皆與玻璃光學鏡片不相上下;且使用射出成形容易自動化,多樣化外型設計,導致逐漸完全取代了傳導玻璃光學鏡片。

光學成形等級一般要求需要:高透明(高透光)、低的色散特性、範圍較大的折射率、小的雙折射率、易成形、高耐熱以及低吸水性,但由於塑膠有黏彈特性,所以在加工過程中特別容易產生殘留應力,進而產生雙折射問題與形狀變形,這也是塑膠光學鏡片在成形上最大的技術挑戰。

其中以PMMA的殘留應力最小,所以也是光學塑膠材料的主要原料。nextpage

 

在成形的應用上有幾個技術上的重點如下:

1. 冷卻時間的長短影響體積收率(越長越好)。

2. 其澆口的設計也是在光學元件中重要的一環,因澆口的設計會影響到應力所產生的位置以及流動方向,且延長澆口固化時間,保壓效果會較好。

3. 在設計上希望較高的剪應力區域能夠避開光學元件的有效鏡面區域。

4. 在薄型的光學元件中,容易有縫合線的產生,發生此情形時,可加裝電熱加熱裝置,改善流動情形,因塑料會隨著溫度升高,黏度降低。

5. 因塑料灌入澆道後,會在澆道表面會瞬間形成固化層,而磨擦力最大的地方就是位於此處,故澆道的設計也要特別注意。

6. 在成形中最容易會產生雙折射現象,以及成品的形狀精度,雙折射是由料溫以及射速所影響,而成品的形狀精度是由保壓壓力以及料溫所影響。

近幾年塑膠機的應用走向偏重於小型電子零件及光學相關產品,由此趨勢可知塑膠機已朝向高精密度,高穩定的方向,所以塑膠機未來的相關應用,應多注意相關領域之應用。

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