塑料光学手册

第1章 概述

第2章 塑料光学元件的光机性质

2.1概述

2.2塑料光学元件的结构

2.2.1单功能元件

2.2.2具有集成安装特性的元件

2.2.3功能高度集成

2.3塑料光学元件的安装

2.4外形尺寸的稳定性

2.4.1结构稳定性

2.4.1.1谐振频率

2.4.1.2固定厚度下翘曲

2.4.1.3固定质量下的翘曲

2.4.1.4固定翘曲下的质量

2.4.2热稳定性

2.4.2.1线胀系数

2.4.2.2热导率

2.4.2.3比热容

2.4.2.4热扩散率

2.4.2.5畸变系数

2.4.3受潮膨胀

2.5公差

2.5.1公差预算和分配

2.5.2塑料光学元件的代表性公差和技术要求

2.6塑料光学元件的光机仿真

2.6.1光机集成分析

2.6.2热弹性分析

2.6.3应力双折射分析

2.6.4热光学分析

2.6.5吸湿性分析

2.6.6模流分析

参考文献

第3章 注塑模压光学元件的工装

3.1概述

3.2原理

3.2.1注塑模具的主要部分

3.2.2模压光学零件的浇注口和热流道系统

3.2.3热和冷流道模具

3.2.3.1冷流道模具

3.2.3.2热流道模具

3.2.4弹坯装置设计

3.2.5加热和致冷

3.2.6模具高度、开模行程和通风

3.2.7腔体数目

3.2.8收缩的影响

3.2.9注塑模具的材料

3.2.10塑料光学元件注塑模的设计步骤

3.2.10.1金刚石切削技术制造原型模具

3.2.10.2原型模具

3.2.10.3生产模具

3.2.10.4生产模具的优化

3.3模压成型种类

3.3.1双元件注塑模压成型

3.3.2压缩成型

3.3.3注塑压缩成型

3.3.4变温注塑模压

3.3.5微型注塑模压成型

3.3.6液体硅橡胶注塑模压成型

3.4光学模芯

3.4.1钢抛光技术

3.4.1.1镜面抛光

3.4.1.2计算机控制抛光

3.4.2电镀复制

3.4.3金刚石切削技术

3.4.4模芯质量和模压零件

3.5制造模具的超高精度机床

3.5.1超精密机床的特性

3.5.2对环境的一些要求

3.5.3基本工艺特征

3.5.4精密工装

3.5.5典型的机床结构

3.5.5.1单轴机床

3.5.5.2双轴单点金刚石切削机床

3.5.5.3三轴单点金刚石切削机床

3.5.5.4离轴单点金刚石切削机床

3.5.5.5多轴自由曲面加工法

3.5.6与材料相关的限制

参考文献

第4章 注塑模压光学元件的计量

4.1概述

4.2长度计量

4.3表面计量

4.3.1一般概念

4.3.2自由曲面光学表面纳米精度非接触测量

4.3.3偏折技术

4.3.4接触式轮廓测量

4.4波前计量

4.4.1一般概念

4.4.2干涉术

4.4.3干涉仪和非球面

4.4.4干涉术和强非球面

4.4.5双程单程干涉仪

4.4.6自动干涉测量术--耶拿光学公司的例子

4.4.7显微干涉仪

4.4.8夏克哈特曼传感器

4.4.9波前传感器--剪切干涉仪

4.5双折射

4.6透镜共轴性计量

4.6.1光学共轴性测量

4.6.2图像处理

4.6.3机械共轴性测量

4.6.4非球面共轴性测量

4.6.5多元件系统的共轴性测量

4.7自研制装置

4.7.1专用激光探测光学设备

4.7.2双反射镜系统

4.7.3互补金属氧化物半导体相机模块大批量生产中的调制传递函数测量

4.8结论

参考文献

第5章 光学塑料

5.1概述

5.2光学塑料材料的质量要求

5.2.1透明度

5.2.1.1分子结构

5.2.1.2分子形态

5.2.1.3杂质

5.2.2折射率

5.2.3双折射

5.2.4稳定性

5.2.4.1耐热性

5.2.4.2吸湿性

5.2.4.3残余应力

5.3塑料

5.3.1丙烯酸酯聚合物

5.3.2聚碳酸酯

5.3.2.1光学聚碳酸酯

5.3.2.2低双折射聚碳酸酯：ST3000

5.3.3环烯烃聚合物

5.3.3.1ZEONEXZEONOR

5.3.3.2环烯烃共聚物：APELTMTOPAS

5.3.3.3降冰片烯功能聚合物：ARTON

5.3.4其他树脂材料

5.3.4.1光学聚酯塑料

5.3.4.2聚砜

5.4总结

参考文献

第6章 塑料材料镀膜

6.1概述

6.2镀膜技术

6.2.1物理气相沉积镀膜技术

6.2.2等离子体增强化学气相沉积镀膜技术

6.2.3湿化学镀膜法或溶胶凝胶法

6.3等离子体对聚合物的影响

6.3.1紫外辐射的影响

6.3.2离子轰击效应

6.3.3膜层附着力

6.4应力和裂痕的形成

6.5增透膜性质

6.5.1光学干涉膜

6.5.2塑料光学的增透膜设计

6.5.3增透膜表面结构

6.6其他功能性镀膜

6.6.1反射膜

6.6.2导电膜和抗静电膜

6.6.3外层疏水膜

6.7不同热塑膜实例

6.7.1聚甲基丙烯酸甲酯

6.7.2聚碳酸酯

6.8质量检定试验程序

6.8.1光学性质

6.8.2附着性

6.8.3环境耐久性

6.8.4耐磨和耐擦拭性

6.9总结和展望

参考文献

第7章 注塑模压光学元件制造

7.1概述

7.2注塑模压成型

7.3光学元件分类

7.4光学零件注塑模压成型工艺链

7.4.1基本原则：清洁度和可重复性

7.4.2材料和进料

7.4.3模具

7.4.4注塑模压成型机

7.4.4.1机床设计

7.4.4.2机械加工技术

7.4.4.3机床的相关装置

7.4.5自动化和后续处理工序

7.5注塑模压成型和注塑压缩成型

7.5.1基本差别

7.5.2模具差别

7.5.2.1主轴压模

7.5.2.2辅助轴压模

7.5.2.3结论

7.5.3利用夹紧装置注塑压模

7.5.4注塑压模工艺的变化

7.5.5压模实例

7.5.5.1验眼透镜的制造

7.5.5.2光学数据载体

7.5.5.3主动开模排气

7.6结论

参考文献

第8章 注塑模压光学元件的成本建模

8.1概述

8.2成本建模的不同用途和用户

8.3计算塑料光学元件的制造成本

8.4模具成本和产量

8.5计算模压成型成本

8.5.1循环时间和致冷时间

8.5.2合格率和机器运行时间

8.5.3机器和人工成本

8.5.4间接成本

8.5.5材料成本

8.6计算镀膜成本

8.7其他工艺

8.8案例研究1：比较不同的设计概念

8.9案例研究2：评估生产工艺的改进

8.10案例研究3：优化模块级光学设计

8.11讨论和结论

参考文献

第9章 注塑模压成型光学元件的应用

9.1概述

9.1.1照明工业

9.1.2移动通信

9.1.3安全领域

9.1.4卫生保健

9.1.5传感器和其他应用

9.1.6光伏系统

9.2建筑物的LED塑形照明

9.3图标照明用自由曲面透镜

9.4路灯照明用光学系统

9.5耐高温和紫外光的注塑模压成型透明硅光学元件

9.6移动通信用微型相机

9.7一种附加显微装置的超近摄影物镜

9.8手机相机的闪光系统

9.9360°摄影系统的超级非球面物镜

9.10光学装配的快速安装模式

9.11太阳菲涅尔透镜

9.12折衍目镜

9.13五角棱镜组件

9.14照明投影系统的高效微光学元件

9.15眼镜

参考文献

《塑料光学手册（原著第2版）》邀请几位在相关领域内做出贡献的世界级专家编撰，以使具体学科包含有足够深度的内容。本书包括塑料光学元件的光机设计、光学插件的模具和工装、材料镀膜、工艺等各方面内容。此外，由于注塑成型工艺是一种制造技术，所有的作者都是直接工作在该领域或与该行业有着非常密切的联系，所以，该书反映了实际的注塑成型经验而非理论结果，是一本真正的注塑成型光学手册和参考书。

　　本书不仅会使初学者对注塑成型光学元件有一个基本理解，能够结合自己的应用与注塑成型公司进行详细和专业讨论。同时，在注塑成型领域工作的工程师可以利用该书拓宽自身在其他注塑成型领域的知识，设计师可以学到更多计量学方法，模具工程师可以学到更多材料方面的内容。