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玻璃模造技术(宝贵资料)一
光学人生 / 2016-01-05

 第一章:玻璃模造技术的优点

1-1模造塑料镜片vs.模造玻璃镜片

玻璃模造镜片和塑料镜片的差异--
玻璃模造镜片和塑料镜片的差异在哪里呢?以光学系统的适用上来说,玻璃有多样好处,例如玻璃本身耐高温,有较高的透光率、折射率,和抗湿度,玻璃材质的稳定度也比塑料来得好。但是,塑料也有其优点,因为它的变形量比玻璃大,可以作较大尺寸的光学镜片;其次,在重量和价格上也比玻璃来得轻来得便宜。
因此,当我们在选择光学镜片的时候,应从不同的取向去判断最符合需要的镜片。
1-2
传统研磨玻璃镜片vs.模造玻璃镜片

传统研磨玻璃镜片和模造玻璃镜片的比较--
在讲述玻璃模造技术之前,我们先了解一下它和传统的光学玻璃镜片制作有什么不同。
传统的玻璃镜片制作技术需要经过繁复的步骤,例如粗磨、细磨、拋光等,所花的时间相对的增多。然而,模造光学镜片的产生,只需要玻璃的预形体,直接以模造的方式即能压制成品,所以十分适合大量的生产,可以说是新进且方便的光学玻璃镜片制造技术。
1-3
球面透镜vs.非球面透镜

非球面透镜和球面透镜的比较--
什么是非球面透镜?我们可以从图上看出非球面透镜和球面透镜在形状上的差异。这样的形状有什么好处呢?一般来说,单面的球面透镜因为球面的色像差可能导致失焦的状况,而非球面镜片正好可以弥补这种不足,它能够消除球面的色像差。此外,若光学成像需要两三片以上的球面透镜去作成像的功能,但是我们可以用一片的非球面透镜去达成同样的功能,而减少光机系统的重量和镜片的数目,以做出重量更为轻巧成本更为低廉的产品。
非球面透镜的优点--
我们以CD读取头来做例子。在1983年, CD读取头尚需要五片镜片,但在引入非球面镜片之后,我们可以在1984年的图中,看到原本接物透境的三片球面镜片已经可以用一片的非球面镜片取代。在逐渐的发展中,最后甚至可以仅以一片非球面镜片达到原本的功能。在许多产品中,如放影机的镜头组、相机的镜头组都可以看到非球面镜片的应用,它不仅减少整个光学系统上镜片所需的数目,也让产品能够设计的愈来愈轻巧。这两款相机镜头的比较,可以明显看出右边的镜头导入非球面透镜后的重量几乎减少了一半。
第二章:非球面玻璃模造的原理

玻璃模造制程技术的主要依据原理,是利用玻璃随温度升高黏滞度降低的特性,将已初成形的玻璃预形体置于精密加工成形的模具内,在适当的环境气氛下,升温至温度介于玻璃转移温度,即所谓Tg点到软化点之间,藉由模仁表面施压使玻璃变形,转造模仁形状,冷却后去除压力、分模,取出成品。
2-1
玻璃模造温度与热膨胀的关系

Tg: Transformation temperature 玻璃温度转移点--
什么是Tg点呢?Tg点(Transformation temperature )表示玻璃温度转移点。不同于水的三态,玻璃和麦芽糖、柏油一样皆属黏性体,到达某一温度之后即可因黏滞度和热膨胀特性的改变而受力变形。当玻璃被加热到Tg点以上,黏滞度便会降低,热膨胀的效应也较明显,我们便利用玻璃的这种特性,来制作需要的形状。
玻璃温度和膨胀量示意图--
这是一个玻璃的温度和膨胀量的示意图。我们可以看到在低于Tg点和高于Tg点各有不同的膨胀系数,在高于Tg点的At点,也就是指膨胀屈伏点之后,玻璃会加速地软化,不再以线性方式膨胀。

2-2光学玻璃温度和黏度的关系
玻璃黏度和温度示意图--
从这张图我们亦可看到玻璃的黏度和温度的关系。当玻璃的温度高于Tg点之后,它的黏度会急速地下降,会软化到适合压造的硬度,在这样的黏滞度之下,我们可以较轻易地去加压模造。

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