非球面光学元件制程技术.PDF

第 七章 非 球面光學 元件製程 技術 7-1 第七章 非球面光學元件製程技術 非 球 面 光 學 元 件 一 直 以 來 被 廣 泛 的 使 用 在 各 項 光 學 產 品 中，如數位相機、各類的影像感測器模組、DVD 讀取頭等光學 產品中，與一般傳統的玻璃或塑膠鏡片搭配在一起，以達到該 光學產品應有的品質與功能。 非球面光學元件可以成功的矯正光學各類像差，如球面像 差、慧差、像散，還有光學形變像差，一直以來都是光學設計 者於設計過程中之錦囊妙計。但是由於非球面光學元件一般而 言成本較傳統鏡片高出許多，且不易製作，故工程上若需考慮 成本及良率問題，往往會放棄非球面 光學元件來作為設計。 近年來，由於塑膠光學元件射出製作逐漸成熟，造就了塑膠非 球面光學元件的生產技術成熟，使得成本大幅降低，也間接促 使光學設計者採用塑膠非球面光學元件來作設計，尤其是小口 徑的鏡頭產品，如照相手機模組等產品，都大量的採用塑膠非 球面光學元件。 然玻璃鏡片一直都是光學設計者最佳的光學材料選擇，其 高穿透率、高環境耐受度等優點，一直以來都被定義為光學產 品中的第一材料優先選擇。然要製作非球面玻璃元件，卻是難 度相當高，相對成本也是相當高昂。以往只能在高價的單眼相 機用的鏡頭可以見到非球面玻璃光學元件搭配在其中，然如今 拜模造玻璃生產技術逐漸成熟，相信便宜且質優的非球面玻璃 光學元件將會大量的取代現有的光學元件。 PIDA Photonics Industry Technology Development Association 第 七章 非 球面光學 元件製程 技術 7-2 7-1 塑膠非球面光學元件材料 塑膠光學元件自 1970 年代由日本人開始嘗試以 PC 等材質 製作放大鏡等簡單的光學產品，塑膠光學元件就開始深入日常 生活中。由於塑膠射出技術的發達，可以製造出許多玻璃光學 元件難以達成的形狀。然在當時，許多傳統光學廠對於塑膠光 學元件相當不，更別提要取代玻璃光學元件了。 但經過了 30 多年的改進，其光學用塑膠材料的種類增多 了，也改善了許多以往為人詬病的缺點，如材料選擇少、穿透 率低等，慢慢的拉近與玻璃元件材料的差距。 若以可用光學材料而言，一般光學設計者會採用兩類材料 來作設計，一為 Crown 材料類，一為 Flint 材料類，會以高低折 射率及高低色散率來作搭配設計；而塑膠光學材料中也有同樣 法則可供參考。一般而言，以 Crown 材料類而言，大多會選擇 以 PMMA 或是以 COP 兩類材料作設計；而以 Flint 材料類而言， 會以 PC 或是以 PS 兩類材料作為設計的考量。然在設計過程中， 各類材料選擇上都必須考量到其光學性質及優缺點等，才能達 到預期的效果，如表 7-1-1 所示。 PIDA Photonics Industry Technology Development Association 第 七章 非 球面光學 元件製程 技術 7-3 表 7-1-1 塑膠光學材料列表 Crown Materials Flint Materials Cyclic olefin Polycarbonate Polystyrene 材 料 Acrylic 【PMMA 】 polymer 【COP】 【PC 】 【PS 】 光 學 係 數 1.49 1.53 1.59 1.59 （Nd ） 阿 貝 係 數