第1章 概述 1
第2章 塑料光学元件的光机性质 5
2.1概述 5
2.2塑料光学元件的结构 6
2.2.1单功能元件 6
2.2.2具有集成安装特性的元件 7
2.2.3功能高度集成 8
2.3塑料光学元件的安装 12
2.4外形尺寸的稳定性 14
2.4.1结构稳定性 14
2.4.1.1谐振频率 14
2.4.1.2固定厚度下翘曲 15
2.4.1.3固定质量下的翘曲 16
2.4.1.4固定翘曲下的质量 16
2.4.2热稳定性 16
2.4.2.1线胀系数 16
2.4.2.2热导率 16
2.4.2.3比热容 18
2.4.2.4热扩散率 18
2.4.2.5畸变系数 18
2.4.3受潮膨胀 20
2.5公差 20
2.5.1公差预算和分配 20
2.5.2塑料光学元件的代表性公差和技术要求 22
2.6塑料光学元件的光机仿真 23
2.6.1光机集成分析 24
2.6.2热弹性分析 25
2.6.3应力双折射分析 25
2.6.4热-光学分析 25
2.6.5吸湿性分析 26
2.6.6模流分析 26
参考文献 26
第3章 注塑模压光学元件的工装 28
3.1概述 28
3.2原理 28
3.2.1注塑模具的主要部分 29
3.2.2模压光学零件的浇注口和热流道系统 31
3.2.3热和冷流道模具 32
3.2.3.1冷流道模具 32
3.2.3.2热流道模具 32
3.2.4弹坯装置设计 33
3.2.5加热和致冷 33
3.2.6模具高度、开模行程和通风 34
3.2.7腔体数目 34
3.2.8收缩的影响 35
3.2.9注塑模具的材料 35
3.2.10塑料光学元件注塑模的设计步骤 36
3.2.10.1金刚石切削技术制造原型模具 36
3.2.10.2原型模具 36
3.2.10.3生产模具 36
3.2.10.4生产模具的优化 37
3.3模压成型种类 37
3.3.1双元件注塑模压成型 37
3.3.2压缩成型 37
3.3.3注塑压缩成型 38
3.3.4变温注塑模压 38
3.3.5微型注塑模压成型 39
3.3.6液体硅橡胶注塑模压成型 40
3.4光学模芯 40
3.4.1钢抛光技术 41
3.4.1.1镜面抛光 41
3.4.1.2计算机控制抛光 41
3.4.2电镀复制 41
3.4.3金刚石切削技术 42
3.4.4模芯质量和模压零件 43
3.5制造模具的超高精度机床 45
3.5.1超精密机床的特性 46
3.5.2对环境的一些要求 46
3.5.3基本工艺特征 46
3.5.4精密工装 47
3.5.5典型的机床结构 48
3.5.5.1单轴机床 48
3.5.5.2双轴单点金刚石切削机床 48
3.5.5.3三轴单点金刚石切削机床 48
3.5.5.4离轴单点金刚石切削机床 50
3.5.5.5多轴自由曲面加工法 51
3.5.6与材料相关的限制 53
参考文献 55
第4章 注塑模压光学元件的计量 56
4.1概述 56
4.2长度计量 58
4.3表面计量 60
4.3.1一般概念 60
4.3.2自由曲面光学表面纳米精度非接触测量 62
4.3.3偏折技术 62
4.3.4接触式轮廓测量 64
4.4波前计量 68
4.4.1一般概念 68
4.4.2干涉术 68
4.4.3干涉仪和非球面 73
4.4.4干涉术和强非球面 74
4.4.5双程-单程干涉仪 77
4.4.6自动干涉测量术——耶拿光学公司的例子 77
4.4.7显微干涉仪 78
4.4.8 夏克-哈特曼传感器 79
4.4.9波前传感器——剪切干涉仪 83
4.5双折射 85
4.6 透镜共轴性计量 88
4.6.1光学共轴性测量 89
4.6.2图像处理 91
4.6.3机械共轴性测量 91
4.6.4非球面共轴性测量 92
4.6.5多元件系统的共轴性测量 92
4.7自研制装置 93
4.7.1专用激光探测光学设备 94
4.7.2双反射镜系统 95
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 97
4.8结论 98
参考文献 100
第5章 光学塑料 103
5.1概述 103
5.2光学塑料材料的质量要求 103
5.2.1透明度 103
5.2.1.1分子结构 103
5.2.1.2分子形态 105
5.2.1.3杂质 105
5.2.2折射率 105
5.2.3双折射 108
5.2.4稳定性 109
5.2.4.1耐热性 109
5.2.4.2吸湿性 110
5.2.4.3残余应力 112
5.3塑料 112
5.3.1丙烯酸酯聚合物 112
5.3.2聚碳酸酯 115
5.3.2.1光学聚碳酸酯 115
5.3.2.2低双折射聚碳酸酯：ST-3000 116
5.3.3环烯烃聚合物 116
5.3.3.1 ZEONEX？/ZEONOR？ 117
5.3.3.2环烯烃共聚物：APELTM/TOPAS？ 120
5.3.3.3降冰片烯功能聚合物：ARTON？ 122
5.3.4其他树脂材料 125
5.3.4.1光学聚酯塑料 125
5.3.4.2聚砜 125
5.4总结 127
参考文献 132
第6章 塑料材料镀膜 133
6.1概述 133
6.2镀膜技术 134
6.2.1物理气相沉积镀膜技术 134
6.2.2等离子体增强化学气相沉积镀膜技术 137
6.2.3湿化学镀膜法或溶胶凝胶法 138
6.3等离子体对聚合物的影响 139
6.3.1紫外辐射的影响 139
6.3.2离子轰击效应 140
6.3.3膜层附着力 140
6.4应力和裂痕的形成 141
6.5增透膜性质 144
6.5.1光学干涉膜 145
6.5.2塑料光学的增透膜设计 146
6.5.3增透膜表面结构 148
6.6其他功能性镀膜 150
6.6.1反射膜 150
6.6.2导电膜和抗静电膜 151
6.6.3外层疏水膜 152
6.7不同热塑膜实例 152
6.7.1聚甲基丙烯酸甲酯 152
6.7.2聚碳酸酯 153
6.8质量检定试验程序 154
6.8.1光学性质 154
6.8.2附着性 154
6.8.3环境耐久性 155
6.8.4耐磨和耐擦拭性 156
6.9总结和展望 157
参考文献 158
第7章 注塑模压光学元件制造 163
7.1概述 163
7.2注塑模压成型 163
7.3光学元件分类 165
7.4光学零件注塑模压成型工艺链 166
7.4.1基本原则：清洁度和可重复性 166
7.4.2材料和进料 167
7.4.3模具 167
7.4.4注塑模压成型机 168
7.4.4.1机床设计 168
7.4.4.2机械加工技术 169
7.4.4.3机床的相关装置 169
7.4.5自动化和后续处理工序 170
7.5注塑模压成型和注塑压缩成型 171
7.5.1基本差别 171
7.5.2模具差别 172
7.5.2.1主轴压模 172
7.5.2.2辅助轴压模 173
7.5.2.3结论 173
7.5.3利用夹紧装置注塑压模 173
7.5.4注塑压模工艺的变化 175
7.5.5压模实例 176
7.5.5.1验眼透镜的制造 176
7.5.5.2光学数据载体 177
7.5.5.3主动开模排气 178
7.6结论 179
参考文献 179
第8章 注塑模压光学元件的成本建模 180
8.1概述 180
8.2成本建模的不同用途和用户 181
8.3计算塑料光学元件的制造成本 182
8.4模具成本和产量 184
8.5计算模压成型成本 187
8.5.1循环时间和致冷时间 188
8.5.2合格率和机器运行时间 189
8.5.3机器和人工成本 190
8.5.4间接成本 191
8.5.5材料成本 191
8.6计算镀膜成本 191
8.7其他工艺 192
8.8案例研究1：比较不同的设计概念 193
8.9案例研究2：评估生产工艺的改进 197
8.10案例研究3：优化模块级光学设计 199
8.11讨论和结论 202
参考文献 204
第9章 注塑模压成型光学元件的应用 205
9.1概述 205
9.1.1照明工业 205
9.1.2移动通信 207
9.1.3安全领域 207
9.1.4卫生保健 207
9.1.5传感器和其他应用 208
9.1.6光伏系统 208
9.2建筑物的LED塑形照明 208
9.3图标照明用自由曲面透镜 210
9.4路灯照明用光学系统 211
9.5耐高温和紫外光的注塑模压成型透明硅光学元件 212
9.6移动通信用微型相机 214
9.7一种附加显微装置的超近摄影物镜 215
9.8手机相机的闪光系统 216
9.9 360°摄影系统的超级非球面物镜 218
9.10光学装配的快速安装模式 220
9.11太阳菲涅尔透镜 222
9.12折-衍目镜 224
9.13五角棱镜组件 226
9.14照明投影系统的高效微光学元件 227
9.15眼镜 228
参考文献 230