日常生活用到的各式鏡片和鏡頭等光學元件,像是眼鏡、相機、望遠鏡、顯微鏡、影印機還有手機相機等,使用的都是凹凸有致的鏡片,但製作過程繁複,不只要先選出材料無缺陷,且光學折射率穩定的「玻璃胚料」,之後更要進行專業的「圓整」工法,磨出適當「曲率」,磨平並拋光後才能使用。
國家實驗研究院台灣儀器科技研究中心是國內唯一能製作太空衛星鏡片的研發單位,國研院副研究員郭慶祥表示,鏡片生成需經過複雜的程序。以傳統光學製作技術加工玻璃球面透鏡為例,得先選出無材料內部缺陷,且光學折射率穩定的「玻璃胚料」,將胚料「切割」成所需大小後,進行「圓整」,即將其磨成所需直徑的圓形。
郭慶祥提到,鑽石磨輪磨過的鏡片,表面有刀紋、刺孔等表面暇疵,需以磨砂進行「粗磨」和「細磨」,修整玻璃表面缺陷,並在過程調整模具擺幅與擺放位置,控制球面曲率半徑與透鏡厚度,最後以瀝青「拋光」,在磨盤上塗一層拋光材料,藉由瀝青細緻的表面,帶動拋光液研磨鏡片表面。
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郭慶祥指出,瀝青本身遇熱會有彈性,拋光過程中會些微升溫,使瀝青可緊密貼合鏡面,逐漸將細微砂孔除去,達到鏡面拋光效果。最後,再以雷射干涉儀檢測鏡面的形狀誤差,以確認鏡片品質,並確保鏡片組裝成鏡頭後成像精準無誤。
郭慶祥提到,影像產品依功能所需,光學元件可說是琳瑯滿目,材質上可分為玻璃鏡片及塑膠鏡片,塑膠鏡片優點在於產能高、成本低、重量輕,因此攜帶方便的手機鏡頭都是塑膠鏡頭,但隨加工精度提升,塑膠鏡片逐漸取代玻璃鏡片,不過玻璃鏡片具有高穿透率、環境耐受度高,長久以來還是被視為影像產品中首選材料,高階單眼相機鏡頭皆使用非球面玻璃鏡片,提升影像品質。