光學透鏡的製造誤差之模擬分析與驗證

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姓名

張萌纖(MENG-CHIEN CHANG) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

光學透鏡的製造誤差之模擬分析與驗證
(Simulation and verification of manufacturing error of the lens)

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摘要(中)

本篇論文研究針對特定的微小型光學透鏡，利用光學模擬軟體及成品實際量測，分析應用於背光模組的二次光學微小型透鏡，其成品的製造誤差對透鏡造成的光學效應影響。其中為了讓透鏡成品的實際光學量測結果更具可信度，將成品進行表面形貌量測並匯入光學模擬軟體中分析其光學結果，再將其結果與實際量測進行驗證。

透鏡以三種不同的澆口射出成型，分別為平澆口、扇形澆口及斜澆口，在模流與模擬之照度分布的分析結果顯示，不同澆口射出的透鏡之間的成型誤差很小，其中以平澆口射出之透鏡在照度分布上較不穩定，扇形澆口與斜澆口比平澆口穩定度相對較高。透過實際量測三種不同澆口射出的成品照度分布，探討模擬與實際成品間的差異性結果中，實際量測成品照度分布結果中驗證了以平澆口射出的透鏡成型曲面變化穩定度比扇形澆口與斜澆口差。最後由模擬及實際量測的結果分析出以扇型澆口射出的透鏡在成形穩定度及照度誤差的結果相對優於平澆口及斜澆口。

摘要(英)

This thesis aims to investigate the extent of influence on back light module optical lens from deviance resulted in respective manufacturing process via optical simulation software and measurement on actual objects, using designated micro lens. To further improve result validity of research, putting actual objects into surface shaping measurement in conjunction with inputting results collected from optical software to further analyze its overall validity check, with a final comparison between this result with measurement on actual objects.

Lens injection molding in three different gate which is square gate, fan gate and ramp gates. The results are displayed that the molding error of each three gates is very small in the mold flow analysis and simulation of illuminance distribution. The illuminance distribution of the lens which molding in square gate is unstable than the lens injection with fan gate and ramp gates. And then we can discussion difference between analog value and the actual value through measurement the illuminance distribution of finished product which injected with three different gate. The deformation of the lens which injection with square gate is worse than the lens which injection with fan gate and ramp gates by measurement the illuminance distribution of finished product. Finally, we can analyze the lens which injection with fan gate is more stability and the illuminance error is better than the square gate and ramp gate.

關鍵字(中)

★ 微型光學元件
★ 成品光學量測
★ 光學誤差分析

關鍵字(英)

★ micro optical lens
★ finished lens optical measurement
★ optical error analysis

論文目次

摘要 I

ABSTRACT II

誌謝 III

目錄 IV

圖目錄 VII

表目錄 XII

第一章、緒論 1

1-1研究背景 1

1-2研究目的與動機 2

1-3文獻回顧 3

1-4章節概要 11

第二章、光學理論與相關研究 12

2-1幾何光學 12

2-2 光度量學 14

2-3光感測器 17

2-4光學鏡片製造相關知識 19

2-4-1 模具製作與成型條件對成品的影響 20

第三章、二次光學透鏡介紹及相關模擬技術 23

3-1直下式LED背光模組邊射型透鏡 23

3-1-1原始透鏡設計及特性 23

3-1-2打樣之透鏡設計及光學結果 25

3-1-3 LED光源 26

3-2 二次光學透鏡曲面光學效應分析 28

3-2-1 透鏡各曲面照度分析 29

3-3 光學模擬軟體分析模流後形變透鏡的方式 34

3-3-1 曲面嵌合對光學效應影響 34

3-4 分析三種澆口及製程參數模流分析結果對光學效應影響 38

第四章、實際成品驗證及討論 44

4-1 流程規劃 44

4-2 量測誤差模擬 45

4-3 使用之量測儀器及量測方法 48

4-3-1量測儀器說明及製作 48

4-3-2實際量測方法分析 53

4-4 二次光學透鏡成型誤差影響分析 64

4-4-1透鏡成品實際量測照度分析 64

4-4-2透鏡成品實際量測值與模擬值比較 67

第五章、結論與未來展望 74

5-1 結論 74

5-2 未來展望 75

參考文獻 76

參考文獻

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指導教授

陳奇夆(Chi-Feng Chen)

審核日期

2015-8-26

推文