聚合材料光学零件在设计和加工中的几个问题

　　在过去50年中，像聚甲基丙烯酸甲脂、甲基丙烯、聚苯乙烯和聚碳酸脂这样的聚合材料光学零件已经被广泛应用于光学工业领域，但是，近几年来对聚合材料光学零件的性能、应用及加工技术的发展动向已引起了有关人士的关注。

　　聚合材料光学元件的性能与玻璃元件相比有以下优点:可以加工出带有儿个工作表面的具有复杂形状的光学零件(包括非球面);可使用大规模生产技术来加工光学零件且同时加工光学表面及设计零件;重量轻、成本低。但是其缺点是热膨胀系数和折射率的高温系数增加，抗沙和抗尘埃的性能较差以及在uv辐射和老化情况下会产生化学变化。聚合材料光学零件本身批与批之间的折射率不稳定以及毛坯的体积较大。不过经过研发人员的共同努力，它们已经获得了折射率在小数点后的3、4位处保持稳定的聚合材料。

　　聚合材料不适合于加工高质量要求和高折射率稳定性的光学零件，但可用来大量加工中等质量的光学零件，像放大镜、眼镜、廉价相机用的光学镜头、菲涅耳镜头和聚光镜等。

　　光学零件的加工工艺是根据其设计和精度要求来选择的，大多数采用的加工工艺是注塑法。模具注塑可用于加工高精度光学零件和孔径大于100mm的光学零件。在模具中聚合法已经很少使用，这是因为这种工艺方法生产效率较低。由于聚合材料具有较高的线性膨胀系数和较差的热传导性，实际上已经不再采用常规的磨一抛加工方法。光学玻璃已经侵占了常规聚合材料所占据的领域，热塑成型技术的开发成功使其在几个表面上加工复杂形状(包括非球面和几个支撑结构元件)的光学零件成为可能。该技术还可以和聚合材料注塑方法兼用。

　　开发聚合材料光学零件加工技术的关键是在单个光学零件上获得几个光学表面，这种方法也就是在一个光学零件上形成几个光学性能并且得到在标准工艺中无法获得的结果。在这种情况下所形成的光学质量要求与玻璃光学零件所表现出来的光学质量要求是一致的。最近有关申报聚合材料光学显示器专利(美国专利5959781.1999年)的信息就是例证。

该显示器是以镜片形式被加工制造并趋向观察“真实”图像，以及用来增加小型便携式摄像机所获得电视图像的的光亮度以便供视力不好的人来观察。随着对该技术的进一步改进，以镜片方式来制造计算机显示器就成为了可能。根据专家们的预测，如此一个光学系统的工作表面只需要中等精度(N二1，△N二0.5)。可以使用不属于高生产率的技术，例如，可以使用模具聚合技术来加工这些镜片，起初造价为1000美元。