A miniatürizált lencsék alapját a műanyagok és a fröccsöntés képezik. A műanyag lencse szerkezete magában foglalja a lencse anyagát, a lencsetubust, a lencsefoglalatot, a távtartót, az árnyékolólemezt, a nyomógyűrű anyagát stb.

A műanyag lencsékhez többféle lencseanyag létezik, amelyek mindegyike lényegében műanyag (nagy molekulatömegű polimer). Ezek hőre lágyuló műanyagok, azaz olyan műanyagok, amelyek melegítés hatására meglágyulnak és képlékenyé válnak, hűtéskor megkeményednek, majd ismét melegítéskor meglágyulnak. Olyan fizikai változás, amely melegítés és hűtés hatására visszafordítható változást hoz létre a folyékony és a szilárd halmazállapot között. Egyes anyagokat korábban találtak fel, mások viszonylag újak. Egyesek általános célú alkalmazású műanyagok, míg mások speciálisan kifejlesztett optikai műanyagok, amelyeket kifejezetten bizonyos optikai területeken használnak.

Az optikai tervezésben különböző cégek anyagminőségeivel találkozhatunk, mint például az EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 és így tovább. Mindegyik egy bizonyos típusú műanyaghoz tartozik, és a következő típusok gyakoribbak, amelyeket megjelenési idejük szerint rendezünk:

A műanyag lencsék

• l PMMA/Akril:Poli(metil-metakrilát), polimetil-metakrilát (plexi, akril). Olcsó ára, magas fényáteresztő képessége és nagy mechanikai szilárdsága miatt a PMMA a leggyakoribb üveghelyettesítő anyag. A legtöbb átlátszó műanyag PMMA-ból készül, például átlátszó tányérok, átlátszó kanalak és kis LED-ek, lencsék stb. A PMMA-t az 1930-as évek óta tömegesen gyártják.
• Ui.:A polisztirol, polisztirol, egy színtelen és átlátszó hőre lágyuló műanyag, valamint műszaki műanyag, amelynek tömeggyártása az 1930-as években kezdődött. Az életünkben megszokott fehér habdobozok és uzsonnásdobozok közül sok PS anyagból készül.
• Számítógép:A polikarbonát, polikarbonát, szintén színtelen és átlátszó amorf hőre lágyuló műanyag, és szintén általános célú műanyag. Csak az 1960-as években iparosodott. A PC anyag ütésállósága nagyon jó, gyakori alkalmazások közé tartoznak a vízadagoló vödrök, védőszemüvegek stb.
• COP és COC:Ciklikus olefin polimer (COP), Ciklikus olefin polimer; Ciklikus olefin kopolimer (COC) A ciklikus olefin kopolimer egy amorf, átlátszó polimer anyag gyűrűs szerkezettel, szén-szén kettős kötésekkel a gyűrűben. A ciklikus szénhidrogének ciklikus olefin monomerekből készülnek önpolimerizációval (COP) vagy kopolimerizációval (COC) más molekulákkal (például etilénnel). A COP és a COC jellemzői szinte azonosak. Ez az anyag viszonylag új. Amikor először feltalálták, főként optikai alkalmazásokhoz tervezték. Ma már széles körben használják film-, optikai lencse-, kijelző- és orvosi (csomagoló palack) iparban. A COP ipari termelése 1990 körül, a COC pedig 2000 előtt fejeződött be.
• l O-PET:Az optikai poliészter optikai poliészter szálat, az O-PET-et, a 2010-es években forgalmazták Oszakában.

Optikai anyagok elemzésekor elsősorban azok optikai és mechanikai tulajdonságaival foglalkozunk.

Optikai pképességek

• Törésmutató és diszperzió

Törésmutató és diszperzió

Az összefoglaló ábrából látható, hogy a különböző optikai műanyagok alapvetően két intervallumba sorolhatók: az egyik csoportba magas törésmutató és nagy diszperzió tartozik; a másik csoportba alacsony törésmutató és alacsony diszperzió tartozik. Az üveganyagok törésmutatójának és diszperziójának választható tartományát összehasonlítva azt tapasztaljuk, hogy a műanyagok törésmutatójának választható tartománya nagyon szűk, és minden optikai műanyag viszonylag alacsony törésmutatóval rendelkezik. Általánosságban elmondható, hogy a műanyagok választéka szűkebb, és a kereskedelmi forgalomban csak körülbelül 10-20 anyagminőség létezik, ami nagymértékben korlátozza az optikai tervezés szabadságát az anyagok tekintetében.

A törésmutató a hullámhossztól függ: Az optikai műanyagok törésmutatója a hullámhosszal növekszik, kissé csökken, és összességében viszonylag stabil.

A törésmutató változása a hőmérséklettel Dn/DT: Az optikai műanyagok törésmutatójának hőmérsékleti együtthatója 6-50-szer nagyobb, mint az üvegé, ami negatív érték, ami azt jelenti, hogy a hőmérséklet növekedésével a törésmutató csökken. Például 546 nm hullámhosszon, -20°C és 40°C között a műanyag dn/dT értéke -8 és -15X10^–5/°C között van, míg ezzel szemben az NBK7 üveganyag értéke 3X10^–6/°C.

• Áteresztőképesség

Az áteresztőképesség

Erre a képre hivatkozva, a legtöbb optikai műanyag 90%-nál nagyobb áteresztőképességgel rendelkezik a látható fénysávban; jó áteresztőképességgel rendelkeznek a 850 nm-es és 940 nm-es infravörös sávokban is, amelyek gyakoriak a szórakoztató elektronikában. A műanyagok áteresztőképessége idővel bizonyos mértékig csökken. Ennek fő oka az, hogy a műanyag elnyeli a nap ultraibolya sugarait, és a molekuláris lánc felszakad, lebomlik és térhálósodik, ami fizikai és kémiai tulajdonságok megváltozásához vezet. A legnyilvánvalóbb makroszkopikus megnyilvánulás a műanyag sárgulása.

• Stressz kettős törés

Lencse fénytörés

A feszültségből eredő kettős törés (Birefringence) az anyagok optikai tulajdonsága. Az anyagok törésmutatója összefügg a beeső fény polarizációs állapotával és terjedési irányával. Az anyagok eltérő törésmutatókat mutatnak a különböző polarizációs állapotokban. Egyes rendszereknél ez a törésmutató-eltérés nagyon kicsi, és nincs nagy hatással a rendszerre, de néhány speciális optikai rendszernél ez az eltérés elegendő ahhoz, hogy a rendszer teljesítményének komoly romlását okozza.

Maguk a műanyagok nem rendelkeznek anizotrop tulajdonságokkal, de a műanyagok fröccsöntése feszültség-kettőstörést okoz. Ennek fő oka a fröccsöntés során fellépő feszültség és a műanyag makromolekulák elrendeződése a lehűlés után. A feszültség általában a befecskendező nyílás közelében koncentrálódik, ahogy az az alábbi ábrán is látható.

Az általános tervezési és gyártási elv a feszültség-kettős törés minimalizálása az optikai effektív síkban, ami megköveteli a lencseszerkezet, a fröccsöntő forma és a gyártási paraméterek észszerű tervezését. Számos anyag közül a PC anyagok hajlamosabbak a feszültség-kettős törésre (körülbelül 10-szer nagyobb, mint a PMMA anyagok), míg a COP, COC és PMMA anyagok alacsonyabb feszültség-kettős törést mutatnak.