第三章我国精密光学元件产业现况与趋势.PDFVIP

第三章　我國精密光學元件產業現況與趨勢　3- 1 第三章　我國精密光學元件產業現況與趨勢 3-1 　精密光學元件 3-1-1　精密光學元件定義 　　本文精密光學元件是指相機(包括數位相機、傳統相機)，數位投 影機、光碟機、影像掃瞄器、雷射印表機、傳真機、影印機、光通 訊元件等所用的鏡片與鏡頭組。精密光學元件的種類有玻璃研磨鏡 片 、玻璃模造鏡片、塑膠鏡片、稜鏡、分光鏡等鏡片。 　　精密光學元件有特別的幾何形狀或非常高的精度要求，公差僅被 允許在 0.001mm (1um)或角度在 1 秒以下，元件的直徑可以小至 0.5mm 以下，大至 6m (天文望遠鏡用)以上。 3-1-2 　精密光學元件製作技術 　　在精密光學元件製作中，製造技術實為製作過程中成敗最重要 的因素，以下將介紹精密光學元件製作方法 3-1-2-1　玻璃鏡片 　　玻璃鏡片製作主要經過以下六個製程 (1) 最初玻璃成形：把沒有固定形狀的玻璃原料變成固體而有一 定形狀的玻璃材料，包括澆鑄、滴塊、壓形、培製等過程。 (2) 改變玻璃形狀：使玻璃材料的幾何形狀與最終產品近似，使 以後加工所要去掉的體積降至最少，不但省玻璃材料，也減 少以後的加工時間與費用，包括壓形、扳彎、滾軋等過程。 (3) 玻璃材料分離加工：玻璃光學元件分離加工的方法主要有剖 分、切 磨 (含拋光、定中心、磨斜面與周邊等)、去表層等過程。 (4) 玻璃材料結合加工：在製作光學玻璃元件時，為了便於加 工 ，元件須與夾具或載負體結合在一起，結合方式視元件數 量 、形狀、精度要求等情況，包括加工膠合、石膏結體、光 學膠合等方法。 Photonics Industry Technology PIDA Development Association 第三章　我國精密光學元件產業現況與趨勢　3- 2 (5) 玻璃上膜：玻璃光學元件上膜主要目的是使玻璃光學元件表 面產生反射、增透、濾光、偏振或改變光波之相位等光學效 果，上膜方法以上膜時，膜質狀態來分：液體方式(上保護層)、 氣體方式(真空鍍反射膜、增透膜、保護膜)、離子態方式( 化 學鍍反射膜) 。 (6) 改變玻璃材料性質：可以增強玻璃光學元件表面抗張力、消 除內應力、使折射率平均，使玻璃光學元件形狀不再改變， 包括抗張熱處理、漸冷、回火等過程。 　　雖然玻璃鏡片在精準度與耐候性皆有一定水準以上，但是玻璃 鏡片製作須經過上述六種主要製程，過程繁雜與耗費大量人力成 本 ，而且玻璃鏡片在製作上較不容易滿足新的光學設計之規格需 求 ，反而塑膠鏡片除了材料與人工成本較低以外，近幾年塑膠鏡片 在精準度與耐候性也大幅改善，並且塑膠鏡片在製作上較容易滿足 新的光學設計之規格需求，所以在精密光學元件的材料選擇上，塑 膠材料將逐漸取代玻璃材料，以下繼續介紹塑膠鏡片的製作。 3-1-2-2　塑膠鏡片 n 光學塑膠的種類與優、缺點分析 　　光學塑膠材料是一種可以用來製作光學元件的具光學性質材 料 ，依受熱後的性能變化，光學塑膠材料可以分為(1)熱塑性材料(2) 熱固性材料兩種，熱塑性材料是指多次加熱仍有可塑性的材料，熱 固性是指由加熱固化的合成樹脂製成的材料；目前光學塑膠材料以 熱塑性材料為主，光學塑膠材料大約為十餘種，常見的主要有 7~8 種 。 　　光學塑膠材料的優點有(1)成形方便、產品成本低(2)耐衝擊性高 (3)比重小、重量輕(4)透光度高；但是光學塑膠材料的缺點有(1)折射 率溫度梯度大(2)熱膨脹係數比玻璃大 10 倍 (3)折射率與色散係數範 圍較玻璃窄(4)吸水性較玻璃高(5)耐有機溶劑性較玻璃差 　　由於光學塑膠鏡片在製作過程中，材料與人工成本皆較玻璃低 許多，在鏡片精準度與材料耐溫性也大幅改善下，所以近幾年在相