應用CAE探討影響大尺寸鏡片面型變形之因素

作者:
王智葦
科盛科技股份有限公司

摘 要:
早期光學鏡片的應用範圍較小，除了望遠鏡、顯微鏡、照相機等，較少有大量的應用，但隨著數位產品的進步及普及，數位相機、照相手機、投影機、攝影機、光碟機等需求的大量成長，光學鏡片成為炙手可熱的零組件，目前光學鏡片的製造方式及材料主要為研磨玻璃鏡片、模造玻璃鏡片、及射出成形塑膠鏡片，雖然塑膠鏡片在光學上的性能不如玻璃鏡片，但是塑膠鏡片在量產效率、成本、重量、及非球面鏡片應用更能適應消費性電子的需求以及世代的快速更新。

3C產品的發展趨勢朝向輕薄短小，而光學鏡頭的設計也是小型化、簡單化，例如利用非球面鏡片設計來減少鏡片的數目，藉由機體或投影距離的縮小使得聚焦距離縮短，當聚焦角度變大代表著曲率半徑縮小，厚薄比變大，加上塑膠的折射率較玻璃小，所以厚薄比又進一步的變大，而塑膠鏡片最主要的問題在於肉厚的差異造成不均勻的收縮變形，且若是厚薄比越大，收縮就越不均勻，使鏡片的面型不容易達到原先的設計，隨著鏡片直徑增加，此現象就越嚴重，也就是說尺寸越大精度越差。

塑膠射出已經是非常成熟的技術，但是光學鏡片產品對於成形件品質及尺寸精度上的要求無法與一般傳統射出件相提並論，有些光學鏡片產品的精度要求會達到~0.01mm的尺度，所以光學鏡品產品的模仁加工需要更高的精密加工技術；如果光學鏡片的模具製作是仰賴經驗嘗試錯誤的方式，必須付出昂貴的成本，且無法將經驗知識化，本篇主要應用CAE探討大尺寸厚鏡片在射出成形時的一些現象及背後的影響原因，以及可能的改善對策。


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