压铸塑料光学元件

　　1引言

　　选择塑料作为光学材料的重要原因是用塑料能够以(比用玻璃)较低的价格制造出特定性能的光学元件。节省费用有几方面的因素:原材料很便宜，各种安装部件可以和透镜一起用模压方法制出，因此可以减少零件的数量和组装的时间，用多腔模可使生产的费用减少到50%、90%左右。

　　用压注模生产的透镜重复性可以很高，差异率仅在0.3%以内，但从系统的设计方面看，要在允差的范围内开启模具，费用要受到影响。在制造非常实用的光学元件中采用注塑非球面光学元件的方法，这已在全息系统和光盘作记录用的激光二极管中得到成功的应用。一旦模具制成后，加工一个非球面的费用就不再会比加工一个简单的球面透镜的费用高。

　　开发精密注塑光学元件的一个很大的潜力是模具可以分开。将衍射表面与一个厚的折射透镜结合，折射/衍射透镜启发了人们一系列全新的构思。通过调整有效色散，可以在一个透镜系统中，用较少的光学元件得到较好的色彩矫正.这样可以减少dn/dT的高漂移效应，这是塑料材料的一个特性，因此可以兼得提高性能和减少费用两种好处。另外，重量的减轻是常被忽视的一个好处。对于一个给定的体积，光学玻璃的重量约比塑料重2倍到4倍半。对于一个具有20个光学元件以上的内窥镜或者一个双筒望远镜或者一个光学系统的头部，两种材料的重量差就相当可观了。

　　2温度问题

　　热特性是塑料的一个最复杂的性质。塑料比玻璃的热稳定性差。当温度变化时导致其折射率变化并产生色散。其次由于塑料的线性膨胀，对焦点的位置也会产生影响。这些因素限制了塑料在制造精密透镜中的应用。

　　有经验的设计者知道各种材料的限制，他们认识到用装在普通的金属盒或管中的纯塑料透镜不可能保持恒定的焦平面，在承认这些事实的基础上认真研究了热补偿的结构。

　　.如果将玻璃元件结合进混合系统，用抵消折射率变化的方法对光学系统进行补偿将会如何?混合的塑料/玻璃结构结合了两种材料的优点，对许多结构方面的难题都可提供最有效的解决方法。

　　·在一个系统中，如果不是用金属盒而是采用非光学塑料使透镜的间隔和像距都自然地变化，能否保持一个恒定的像平面?

　　·如果将非连续表面(二元光学元件、衍射光学元件、菲涅耳光学元件)用模具压入折射元件中，能否进行所有种类的补偿?

　　.如果在系统中建造一个焦点调节装置，又该如何?如果能重新聚焦，可以不考虑热效应的影响。

　　在设计塑料光学系统时，温度变化的影响是重要的，设计者可探索用复合塑料元件的方法解决这一间题。