| ch_aoman |
2021-11-16 10:38 |
塑料光学材料发展分享
本文译自the design of plastic optical system +8Xjk\Hi
1936年， the Rohm and Haas Company 推出PMMA，并命名为 Plexiglas，即现在的 acrylic，同年， DuPont也推出了 acrylic material，命名为 Lucite。 |/Nh#
在英国，the Imperial Chemical Industries PLC 推出了该公司的acrylic，命名为 Perspex。不久，美国的 Dow Chemical 推出了 polystyrene，并命名为 STYRON。 /6x&%G:m#
1934,Peter Maurice Koch de Gooreynd and Arthur Kingston在伦敦成立了the KGK Syndicate Ltd.该公司推出的塑料光学镜片被认为是最早一批的塑料镜片， 1938年，两人分道扬镳。 %iyc1]w{
从第二次世界大战开始，塑料光学镜片快速发展，并大量用于军用飞机，反坦克瞄准镜，以及航空相机。 *PJH&g#Ge
1950年后， GE Plastics推出了LEXAN， Bayer 推出了Makrolon，这是最早的PC材料，很遗憾，这些早期的PC并不适合大多数光学应用，因为这些材料外观呈现金色。同一时期，Kodak开始推出使用acrylic材料的取景器和物镜的相机。 OO:S2-]Y>e
1960年后，塑料镜头相机在市面上大量推出，十年间，Kodak INSTAMATIC cameras 卖出了超过5000万台。在这些相机中，Acrylic和PS经常被一起使用用来消除色差，PC则常被用于非成像应用中，例如汽车尾灯和交通信号灯。 6'qkD<
1965年， ICI 推出了 polymethylpentene，通常被叫做TPX.今天，一些特殊的塑料光学领域还在使用它。 ^y+k6bE
1970年，PC材料经过不断优化，它的金色调已经不甚明显，但仍不适用于成像光学镜片，这个阶段，PC被用于汽车前照灯。 g4K+AK
1980年，光学级PC问世，这种材料在当时广泛用于眼镜，护目镜，甚至是F14战斗机的透明舱盖。 i:lc]B
1982年，光学级PC被用于CD的读写镜头。直到此时，PC才被人们考虑用作PS的替代品。 $)lkiA&;
1990年，两种新的光学材料问世，一种是COC，作为产品销售时更多叫做 Zeonex，另一种时COP，或者叫做 Apel，再或者 Topas。这两种材料可能是最早的专门针对光学应用的材料。这些材料和acrylic有相似的光学性能，但同时具有更高的热容量和更低的吸水特性。 +^.Yt0}
除了这些新的材料，光学级polyetherimide（销售名称 ULTEM），光学级 polyethersulfone （销售名称 RADEL）也逐渐问世，这两种材料具有更高的热容量，和较高的折射率， 但由于材料呈褐色，因此，在成像系统中受限。 VB |?S|<
近几年问世了一种光学材料optical polyester，如日本的Osaka Gas Chemicals Co., Ltd推出的OKP4，折射率达到1.6，较低的阿贝数，双折射特性和acrylic类似。 /MZ<vnN7f
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塑料光学系统的主要优点在于大批量条件下的生产效率和成本，同时重量轻，但缺点是其存储温度受限，有热差问题。 Cxf K(F
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塑料光学系统的优势场合：1、大批量加工场景2、复杂光学零件加工，如复眼透镜，阵列透镜。3、要求重量轻的场合4、塑料零件比玻璃有更好的抗冲击性，但塑料的耐磨性很差，通常在零件表面镀耐磨涂层，或者合理设计外壳，使镜片凹陷在镜筒中。还有就是第一片零件用玻璃材料，或者增加平板保护玻璃5、塑料光学系统可以将法兰和垫圈模压成一个部件，即保证了精度又简化了装调。当然还可以模压出结构特征，如卡扣等。 Q*DT" W/0
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针对塑料光学系统的热差缺点，通常采用被动或主动消热差技术，被动消热差技术思路可以是采用玻璃和塑料结合的系统，主要光焦度分配至玻璃透镜，塑料零件主要用于校正像差，这样热焦移最小化，或者正负透镜选用不同的塑料材料，通过热差相互抵消完成设计。主动消热差，则是通过手动调焦模块寻找最佳像点。 r,5e/X
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双折射问题也是有些塑料光学系统需要考虑的问题，特别是应用于高偏振度的系统时。双折射问题是指入射光束进入材料时分离为两束，虽然双折射特性不是塑料材料本身的基本特性，但注塑成型的加工方法可能会带来双折射问题，特别是浇筑口附近更容易产生。而使用金刚石车削的塑料零件则没有双折射问题。 7)? C +=,0
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一般的塑料材料，在450nm-900nm具有高透过率，在中远红外透过率很差。 K #3^GB3P
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甲苯或者丙酮等溶剂，会降解光学塑料。
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