Пластичните материјали и лиењето со инјектирање се основа за минијатуризирани леќи. Структурата на пластичната леќа вклучува материјал на леќата, цилиндар на леќата, држач за леќата, одстојник, лист за засенчување, материјал на прстенот за притисок итн.

Постојат неколку видови материјали за леќи за пластични леќи, од кои сите се во суштина пластични (високомолекуларен полимер). Тие се термопластики, пластики кои омекнуваат и стануваат пластични кога се загреваат, се стврднуваат кога се ладат и омекнуваат кога повторно се загреваат. Физичка промена што произведува реверзибилна промена помеѓу течна и цврста состојба со помош на загревање и ладење. Некои материјали се измислени порано, а некои се релативно нови. Некои се пластики за општа намена, а некои материјали се специјално развиени оптички пластични материјали, кои поспецифично се користат во некои оптички полиња.

Во оптичкиот дизајн, можеме да ги видиме материјалите од различни компании, како што се EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 и така натаму. Сите тие припаѓаат на одреден тип на пластичен материјал, а следните типови се почести, а ние ќе ги сортираме според времето на нивното појавување:

Пластичните леќи

• l ПММА/Акрилик:Поли(метил метакрилат), полиметил метакрилат (плексиглас, акрилат). Поради својата евтина цена, висока пропустливост и висока механичка цврстина, PMMA е најчестата замена за стакло во животот. Поголемиот дел од транспарентната пластика е направена од PMMA, како што се транспарентни чинии, транспарентни лажици и мали LED диоди, леќи итн. PMMA се произведува масовно од 1930-тите.
• ПС:Полистиренот, полистирен, е безбоен и транспарентен термопластичен материјал, како и инженерска пластика, која започна со масовно производство во 1930-тите. Многу од белите кутии од пена и кутиите за ручек што се вообичаени во нашите животи се направени од PS материјали.
• Компјутер:Поликарбонатот, поликарбонатот, е исто така безбоен и транспарентен аморфен термопластичен материјал, а е и пластика за општа намена. Беше индустријализиран дури во 1960-тите. Отпорноста на удар на PC материјалот е многу добра, вообичаени примени вклучуваат кофи за диспензери за вода, заштитни очила итн.
• l COP и COC:Цикличен олефински полимер (COP), цикличен олефински полимер; цикличен олефински кополимер (COC) Цикличниот олефински кополимер е аморфен транспарентен полимерен материјал со прстенеста структура, со двојни врски јаглерод-јаглерод во прстенот. Цикличните јаглеводороди се направени од циклични олефински мономери со самополимеризација (COP) или кополимеризација (COC) со други молекули (како што е етилен). Карактеристиките на COP и COC се скоро исти. Овој материјал е релативно нов. Кога првпат бил измислен, главно се сметал за некои оптички апликации. Сега е широко користен во индустриите за филмови, оптички леќи, дисплеи, медицинска (пакување шишиња). COP го завршил индустриското производство околу 1990 година, а COC го завршил индустриското производство пред 2000 година.
• l О-ПЕТ:Оптичкото полиестерско влакно, O-PET, беше комерцијализирано во Осака во 2010-тите.

Кога анализираме оптички материјал, главно се занимаваме со неговите оптички и механички својства.

Оптички псопственост

• Индекс на прекршување и дисперзија

Индекс на рефракција и дисперзија

Од овој резиме дијаграм може да се види дека различните оптички пластични материјали во основа спаѓаат во два интервали: едната група е со висок индекс на прекршување и висока дисперзија; другата група е со низок индекс на прекршување и ниска дисперзија. Споредувајќи го опционалниот опсег на индекс на прекршување и дисперзија на стаклените материјали, ќе откриеме дека опционалниот опсег на индекс на прекршување на пластичните материјали е многу тесен, а сите оптички пластични материјали имаат релативно низок индекс на прекршување. Општо земено, опсегот на опции за пластични материјали е потесен, а постојат само околу 10 до 20 комерцијални класи на материјали, што во голема мера ја ограничува слободата на оптичкиот дизајн во однос на материјалите.

Индексот на прекршување варира со брановата должина: Индексот на прекршување на оптичките пластични материјали се зголемува со брановата должина, индексот на прекршување малку се намалува, а вкупниот е релативно стабилен.

Индексот на прекршување се менува со температурата Dn/DT: Температурниот коефициент на индексот на прекршување на оптичките пластики е од 6 до 50 пати поголем од оној на стаклото, што е негативна вредност, што значи дека со зголемувањето на температурата, индексот на прекршување се намалува. На пример, за бранова должина од 546 nm, од -20°C до 40°C, вредноста dn/dT на пластичниот материјал е од -8 до -15X10^–5/°C, додека пак, вредноста на стаклениот материјал NBK7 е 3X10^–6/°C.

• Преносливост

Преносливоста

Според оваа слика, повеќето оптички пластики имаат пропустливост од повеќе од 90% во опсегот на видлива светлина; тие исто така имаат добра пропустливост за инфрацрвените опсези од 850nm и 940nm, кои се вообичаени кај потрошувачката електроника. Пропустливоста на пластичните материјали, исто така, ќе се намали до одреден степен со текот на времето. Главната причина е што пластиката ги апсорбира ултравиолетовите зраци на сонцето, а молекуларниот синџир се кине за да се разгради и вкрстено да се поврзе, што резултира со промени во физичките и хемиските својства. Најочигледната макроскопска манифестација е пожолтувањето на пластичниот материјал.

• Двојно прекршување на стресот

Рефракција на леќата

Двојно прекршување на напрегањето (Дипрекршување) е оптичко својство на материјалите. Индексот на прекршување на материјалите е поврзан со состојбата на поларизација и насоката на ширење на инцидентната светлина. Материјалите покажуваат различни индекси на прекршување за различни состојби на поларизација. За некои системи, ова отстапување на индексот на прекршување е многу мало и нема големо влијание врз системот, но за некои посебни оптички системи, ова отстапување е доволно за да предизвика сериозна деградација на перформансите на системот.

Самите пластични материјали немаат анизотропни карактеристики, но лиењето со инјектирање на пластика ќе воведе двојно прекршување на напрегањето. Главната причина е напрегањето воведено за време на лиењето со инјектирање и распоредот на пластичните макромолекули по ладењето. Напрегањето е генерално концентрирано во близина на отворот за инјектирање, како што е прикажано на сликата подолу.

Општиот принцип на дизајнирање и производство е да се минимизира двојното прекршување на напрегањето во оптичката ефективна рамнина, што бара разумен дизајн на структурата на леќата, калапот за лиење со вбризгување и параметрите на производство. Меѓу неколку материјали, PC материјалите се посклони кон двојно прекршување на напрегањето (околу 10 пати поголема од PMMA материјалите), а COP, COC и PMMA материјалите имаат помала двојно прекршување на напрегањето.