Пластикові матеріали та лиття під тиском є ​​основою для мініатюрних лінз. Структура пластикової лінзи включає матеріал лінзи, корпус лінзи, кріплення лінзи, проставку, затінюючу плівку, матеріал притискного кільця тощо.

Існує кілька типів матеріалів для пластикових лінз, усі з яких по суті є пластиком (високомолекулярним полімером). Це термопласти, пластики, які розм'якшуються та стають пластичними при нагріванні, тверднуть при охолодженні та знову розм'якшуються при нагріванні. Фізична зміна, яка призводить до оборотного переходу між рідким та твердим станами за допомогою нагрівання та охолодження. Деякі матеріали були винайдені раніше, а деякі є відносно новими. Деякі з них є пластиками загального призначення, а деякі матеріали - це спеціально розроблені оптичні пластики, які більш конкретно використовуються в деяких оптичних галузях.

В оптичному дизайні ми можемо побачити марки матеріалів різних компаній, такі як EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 тощо. Всі вони належать до певного типу пластику, і наступні типи є більш поширеними, і ми відсортуємо їх за часом їх появи:

Пластикові лінзи

• l ПММА/акрил:Полі(метилметакрилат), поліметилметакрилат (плексиглас, акрил). Завдяки низькій ціні, високому коефіцієнту пропускання світла та високій механічній міцності, ПММА є найпоширенішим замінником скла в житті. Більшість прозорих пластмас виготовляються з ПММА, таких як прозорі тарілки, прозорі ложки та невеликі світлодіоди, лінзи тощо. ПММА масово виробляється з 1930-х років.
• До речі:Полістирол, полістирол, — це безбарвний і прозорий термопластик, а також інженерний пластик, масове виробництво якого почалося в 1930-х роках. Багато білих пінопластових коробок та ланч-боксів, які є поширеними в нашому житті, виготовлені з полістиролових матеріалів.
• ПК:Полікарбонат, полікарбонат, також є безбарвним і прозорим аморфним термопластиком, а також універсальним пластиком. Його промислове виробництво відбулося лише в 1960-х роках. Ударостійкість матеріалу PC дуже висока, його поширені застосування включають відра для розпилювачів води, захисні окуляри тощо.
• л КС та КОК:Циклічний олефіновий полімер (COP), циклічний олефіновий полімер; циклічний олефіновий сополімер (COC) Циклічний олефіновий сополімер - це аморфний прозорий полімерний матеріал з кільцевою структурою, з подвійними вуглець-вуглецевими зв'язками в кільці. Циклічні вуглеводні виготовляються з циклічних олефінових мономерів шляхом самополімеризації (COP) або кополімеризації (COC) з іншими молекулами (такими як етилен). Характеристики COP та COC майже однакові. Цей матеріал є відносно новим. Коли його вперше винайшли, його в основному розглядали для деяких оптичних застосувань. Зараз він широко використовується в плівковій, оптичній лінзовій, дисплейній, медичній (упаковка та пляшки) промисловості. COP завершив промислове виробництво приблизно у 1990 році, а COC - до 2000 року.
• l O-ПЕТ:Оптичне поліефірне оптичне поліефірне волокно, O-PET, було комерціалізовано в Осаці в 2010-х роках.

Під час аналізу оптичного матеріалу нас головним чином цікавлять його оптичні та механічні властивості.

Оптичний pвласність

• Показник заломлення та дисперсія

Показник заломлення та дисперсія

З цієї зведеної діаграми видно, що різні оптичні пластикові матеріали в основному поділяються на два інтервали: одна група має високий показник заломлення та високу дисперсію; інша група має низький показник заломлення та низьку дисперсію. Порівнюючи опційний діапазон показника заломлення та дисперсії скляних матеріалів, ми виявляємо, що опційний діапазон показника заломлення пластикових матеріалів дуже вузький, і всі оптичні пластикові матеріали мають відносно низький показник заломлення. Загалом, діапазон варіантів пластикових матеріалів вужчий, і існує лише близько 10-20 комерційних марок матеріалів, що значною мірою обмежує свободу оптичного дизайну з точки зору матеріалів.

Показник заломлення змінюється з довжиною хвилі: показник заломлення оптичних пластикових матеріалів збільшується з довжиною хвилі, показник заломлення дещо зменшується, і загалом є відносно стабільним.

Показник заломлення змінюється з температурою Dn/DT: Температурний коефіцієнт показника заломлення оптичних пластиків у 6–50 разів більший, ніж у скла, що є від'ємним значенням, тобто зі збільшенням температури показник заломлення зменшується. Наприклад, для довжини хвилі 546 нм, від -20°C до 40°C, значення dn/dT пластику становить від -8 до -15X10^–5/°C, тоді як для скла NBK7 значення становить 3X10^–6/°C.

• Пропускання

Коефіцієнт пропускання

Звертаючись до цього зображення, більшість оптичних пластмас мають коефіцієнт пропускання понад 90% у діапазоні видимого світла; вони також мають хороший коефіцієнт пропускання для інфрачервоних діапазонів 850 нм та 940 нм, які поширені в побутовій електроніці. Коефіцієнт пропускання пластикових матеріалів також певною мірою зменшується з часом. Основна причина полягає в тому, що пластик поглинає ультрафіолетові промені сонця, внаслідок чого молекулярний ланцюг розривається, деградуючи та утворюючи зшивання, що призводить до змін фізичних та хімічних властивостей. Найбільш очевидним макроскопічним проявом є пожовтіння пластикового матеріалу.

• Подвійне променезаломлення стресу

Рефракція кришталика

Двопроменезаломлення під напругою (двопроменезаломлення) – це оптична властивість матеріалів. Показник заломлення матеріалів пов'язаний зі станом поляризації та напрямком поширення падаючого світла. Матеріали демонструють різні показники заломлення для різних станів поляризації. Для деяких систем це відхилення показника заломлення дуже мале і не має великого впливу на систему, але для деяких спеціальних оптичних систем цього відхилення достатньо, щоб спричинити серйозне погіршення продуктивності системи.

Самі пластикові матеріали не мають анізотропних характеристик, але лиття пластмас під тиском призводить до подвійного променезаломлення. Основною причиною є напруга, що виникає під час лиття під тиском, та розташування макромолекул пластику після охолодження. Напруження зазвичай зосереджено поблизу отвору для впорскування, як показано на рисунку нижче.

Загальний принцип проектування та виробництва полягає в мінімізації двопроменезаломлення під напругою в оптичній ефективній площині, що вимагає розумного проектування структури лінзи, форми для лиття під тиском та параметрів виробництва. Серед кількох матеріалів, матеріали PC більш схильні до двопроменезаломлення під напругою (приблизно в 10 разів більше, ніж матеріали PMMA), а матеріали COP, COC та PMMA мають нижче двопроменезаломлення під напругою.