4.2 非球面透鏡
4.2.2.1. 模造參數對鏡片尺寸的影響
在模造溫度分析,550 °C 時,模造力量使用 400 牛頓或 600 牛頓,鏡片成形性皆不 佳,如圖 127,可明顯看出此時鏡片尚留有預形體的圓球狀輪廓,且雖然模造力量相差 200 牛頓,但外形差異不大,因此可得知此時模造溫度尚不足,因此玻璃材料軟化程度 未達到適合成形的溫度,因此以 5 °C 為單位,將模造溫度往上修正,直至模造力量調 整時,鏡片厚度有明顯差異。
圖 127 模造溫度不足之鏡片
在溫度 565 °C 時,不同的模造力量,其厚度值有明顯差異,例如模造力量為 400 牛頓時,其厚度為 1.82 mm,而模造力量為 600 牛頓時,其厚度為 1.75 mm,但此時鏡 片內部有裂痕出現,如圖 128,其原因是模造溫度尚不足,因此預形體中心與外圍存有 溫度差,故有內部裂痕出現,此時可透過延長保溫時間使預形體溫度均勻,將保溫時間 由 60 秒延長至 90 秒,但內部裂痕依然出現,再延長至 180 秒時,裂痕仍舊出現,因此 可知模造溫度仍未達理想值,所以雖然延長保溫時間仍無法解決裂痕問題。
106
圖 128 鏡片內部裂痕
再將模造溫度以 5 °C 為單位往上修正至 585 °C 時,鏡片外觀已如同設計外觀,且 已無內部裂痕產生,再利用模造溫度 590 °C 確認,所成形鏡片外形亦同 585 °C 之鏡片,
且因有停止環的限制,模造溫度 585 °C 以及 590 °C 之鏡片厚度皆為 1.7 mm,已符合設 計值。若再將模造溫度提高到 595 °C 以上,因溫度過高,玻璃材料易與膜層反應,產 生沾黏現象,使得玻璃材料沾黏在膜層表面,如圖 129 為不同沾黏情況之模仁,圖 130 顯示沾黏後非球面鏡片表面狀況。因此可得知模造溫度在 585 °C 時已達適合模造製程 的溫度值。
圖 129 模仁沾黏
107
圖 130 沾黏後之玻璃鏡片表面
圖 131 是 K-VC79 玻璃材料之模造溫度及模造力量對變形量的關係(其降溫速率為 18.5 ℃/min 且保溫時間為 180 秒),變形量以非球面透鏡的中心厚度來表示,中心厚度 愈接近設計規格 1.7±0.05 mm,表示玻璃預形體的變形量愈佳,因有停止環的作用,故 中心厚度並不會小於設計規格下限。由圖中可看出,在溫度尚未達到適合模造的溫度時,
例如 565 ℃,需要較大的模造力量才能夠使中心厚度數值降低,甚至使用 700 牛頓的力 量亦無法達到所需厚度,且在模造溫度 565 ℃時,鏡片極易產生內部裂痕。在適合模造 K-VC79 玻璃材料的溫度下,如圖中的 585 ℃,僅需 400 牛頓的模造壓力即可讓中心厚 度達到規格需求。針對不同的鏡片外形,若使用 K-VC79 材料,可參照圖 131 的模造溫 度與模造力量對中心厚度(變形量)的關係圖,再依照鏡片尺寸微調模造參數,即可獲得 較佳的模造參數,大幅減少模造製程先期參數測試時間。
108
圖 131 模造溫度及模造力量與中心厚度關係圖