光電產業蓬勃發展帶動光學零組件需求大增，光學透鏡為常見之光學元件，可分為光學玻璃與光學塑膠兩類，本研究主要探討塑膠加工於光學透鏡之成形，其加工方法為射出成形；射出成形為成本低、速度快、良率穩定、生產效率高之一次成形加工技術，用於光學塑膠透鏡成形不需拋光、研磨之二次加工，生產時間縮短與成本降低為其優勢。然而，塑膠透鏡於射出成形往往伴隨雙折射現象存在，產生之光程差已無法透過組合透鏡等方法做矯正，檢測時雙折射過大即為廢品，此為射出成形極待解決之問題。

因射出成形鏡片之光學品質主要由幾何誤差與殘留雙折射所構成，本文使用實驗設計法針對光學透鏡幾何誤差與雙折射影響因子分析探討，為提高良率、節省物料成本與成形時間，射出成形因子分析以確保鏡片幾何尺寸與降低雙折射實重要關鍵，同時以結合模流分析與光學模擬，期能藉光學模擬即能預測成形之鏡片光學品質。

As the prosperous growth in electro-optics industry, the demand on optical components has grown significantly as well. Among the optical components, optical lenses are typically categorized as either plastic or glass type. The objective of this study is to investigate the injection molding of plastic lenses which are known for the process with low cost, high volume, good yields, and high efficiency. Plastics lenses do not need polishing and relevant post processing steps which results in reduction of production times and costs. Nevertheless, birefringence embedded in the lenses have made the optical path difference in lens components too large to be compensated so that scraps becomes a major problem in the industry which needs to be resolved today.
Because the optical qualities of injection molded lenses consist of geometric errors and residual birefringence, analysis of contributing factors are conducted with experimental methods for efficiency improvement, cost reduction, and time saving. The key is to get hold of process control factors for combining the optical analysis into flow analysis programs so that optical qualities can be successfully predicted.

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
符號單位說明 X
第一章 緒論 1
1-1. 研究背景 1
1-2. 研究動機 2
1-3. 文獻回顧 4
第二章 理論介紹 9
2-1. 射出成形製程 9
2-1-1. 射出成形程序 10
2-1-2. 射出成形問題 11
2-2. 射出成形光學品質 12
2-2-1. 幾何誤差探討 13
2-2-2. 殘留應力探討 14
2-3. 雙折射 15
第三章 電腦輔助工程模擬 24
3-1. 模流分析 24
3-1-1. 軟體介紹 25
3-1-2. 參數設定與模流分析 26
3-2. 光學元件分析 29
3-2-1. 軟體介紹 30
3-2-2. 模擬設定與光學分析 30
第四章 數值實驗分析 41
4-1. 實驗設計法 41
4-1-1. 因子設計 42
4-1-2. 田口方法 44
4-2. 射出成形因子分析 46
4-3. 模型改善與分析 48
第五章 結論與未來工作 67
5-1 結論 67
5-2 未來工作 68
參考文獻 71

圖目錄
圖1- 1　平面偏光儀設置原理圖 8
圖1- 2　圓偏光儀 8
圖2- 1　典型之成形週期 18
圖2- 2　射出成形中之充填情形 19
圖2- 3　平衡冷卻之溫度及應力分佈 19
圖2- 4　不平衡冷卻之溫度及應力分佈 20
圖2- 5　ASAP模擬之焦點處成像 20
圖2- 6　ASAP模擬之曲率改變焦點處成像 21
圖2- 7　ASAP模擬之厚度改變焦點處成像 21
圖2- 8　方解石之雙折射示意圖 22
圖2- 9　左氯化鉀、中方解石、右氯化鈉之雙折射現象 22
圖2- 10　分子排向與折射率關係 23
圖2- 11　折射率橢圓示意圖 23
圖3- 1　鏡片曲面示意圖 33
圖3- 2　模具之基本設計示意圖 33
圖3- 3　建模實體網格右側視圖 34
圖3- 4　建模實體網格上視圖 34
圖3- 5　ZEONEX 480R 黏度特性 35
圖3- 6　ZEONEX 480R 壓力-溫度-比容特性 35
圖3- 7　各種光學用塑料吸水率比較 36
圖3- 8　各種光學用塑料比重比較 36
圖3- 9　各種光學用塑料光穿透率比較 36
圖3- 10　流動波前之依序進膠示意圖 37
圖3- 11　充填結束剪應力分佈情形 38
圖3- 12　光彈量測之應力分佈情形 38
圖3- 13　體積收縮率之剖面分佈情形 39
圖3- 14　無誤差焦點處光線點分佈 39
圖3- 15　轉檔後焦點處光線點分佈 40
圖3- 16　翹曲變形後焦點處光線點分佈 40
圖4- 1　二因子實驗（角落值為反應值） 55
圖4- 2　二因子實驗 55
圖4- 3　點線圖 55
圖4- 4　剪應力值分佈範圍示意圖 56
圖4- 5　量測節點佈置 57
圖4- 6　剪應力因子水準與信號雜訊比關係 58
圖4- 7　體積收縮率因子水準與平均關係 58
圖4- 8　原始設計參數之剪應力分佈 59
圖4- 9　最佳參數之剪應力分佈 59
圖4- 10　原始設計之光學塑膠透鏡厚度 60
圖4- 11　邊緣加厚之光學塑膠透鏡厚度 61
圖4- 12　原始設計參數之剪應力分佈 62
圖4- 13　邊緣加厚之剪應力分佈 62
圖4- 14　原始設計參數之剪應力等值線 63
圖4- 15　邊緣加厚之剪應力分佈等位線 63
圖4- 16　澆道放大20%後3D建模尺寸 64
圖4- 17　原始參數之澆道放大20%剪應力分佈 65
圖4- 18　最佳參數之澆道放大20%剪應力分佈 65
圖4- 19　原始設定之充填壓力歷史曲線圖 66
圖4- 20　澆道放大20%於最佳參數之充填壓力歷史曲線圖 66


表目錄
表3- 1　模流分析參數設定 32
表4- 1　因子與水準 50
表4- 2　L27直交表 51
表4- 3　剪應力與體積收縮率模擬量測值 52
表4- 4　剪應力信號雜訊比變異數分析 53
表4- 5　剪應力信號雜訊比變異數分析(誤差合併) 53
表4- 6　體積收縮率平均變異數分析 54
表4- 7　體積收縮率平均變異數分析(誤差合併) 54
表5- 1　各參數設計比較 70
表5- 2　模擬分析未能考慮之因素 70

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