المواد البلاستيكية وقولبة الحقن هي الأساس للعدسات المصغرة. يتضمن هيكل العدسة البلاستيكية مادة العدسة، وأسطوانة العدسة، وحامل العدسة، والفاصل، ولوحة التظليل، ومواد حلقة الضغط، وما إلى ذلك.

هناك عدة أنواع من مواد العدسات للعدسات البلاستيكية، وكلها في الأساس بلاستيكية (بوليمر جزيئي عالي). وهي عبارة عن مواد بلاستيكية حرارية، وهي مواد بلاستيكية تلين وتصبح بلاستيكية عند تسخينها، وتتصلب عند تبريدها، وتلين عند تسخينها مرة أخرى. تغير فيزيائي ينتج عنه تغير عكسي بين الحالتين السائلة والصلبة باستخدام التسخين والتبريد. تم اختراع بعض المواد في وقت سابق وبعضها جديد نسبيًا. بعضها عبارة عن مواد بلاستيكية للأغراض العامة، وبعض المواد عبارة عن مواد بلاستيكية بصرية تم تطويرها خصيصًا، والتي تستخدم بشكل أكثر تحديدًا في بعض المجالات البصرية.

في التصميم البصري، قد نرى درجات المواد لشركات مختلفة، مثل EP8000، K26R، APL5015، OKP-1 وما إلى ذلك. وجميعها تنتمي إلى نوع معين من المواد البلاستيكية، والأنواع التالية أكثر شيوعاً، وسوف نقوم بفرزها حسب وقت ظهورها:

العدسات البلاستيكية

• ل PMMA/الاكريليك:بولي (ميثاكريليت الميثيل)، بولي ميثيل ميثاكريليت (شبكي، أكريليك). نظرًا لسعره الرخيص، ونفاذيته العالية، وقوته الميكانيكية العالية، فإن PMMA هو بديل الزجاج الأكثر شيوعًا في الحياة. معظم المواد البلاستيكية الشفافة مصنوعة من مادة PMMA، مثل الأطباق الشفافة والملاعق الشفافة ومصابيح LED الصغيرة. العدسة وما إلى ذلك. تم إنتاج PMMA بكميات كبيرة منذ ثلاثينيات القرن العشرين.
• ملاحظة:البوليسترين، البوليسترين، عبارة عن لدن حراري عديم اللون وشفاف، بالإضافة إلى بلاستيك هندسي بدأ إنتاجه بكميات كبيرة في ثلاثينيات القرن العشرين. العديد من صناديق الرغوة البيضاء وصناديق الغداء الشائعة في حياتنا مصنوعة من مواد PS.
• الكمبيوتر:البولي كربونات، البولي كربونات، هو أيضًا لدن حراري غير متبلور عديم اللون وشفاف، وهو أيضًا بلاستيك للأغراض العامة. ولم يتم تصنيعها إلا في الستينيات. مقاومة الصدمات لمواد الكمبيوتر جيدة جدًا، وتشمل التطبيقات الشائعة دلاء موزع المياه، والنظارات الواقية، وما إلى ذلك.
• ل مؤتمر الأطراف و COC:بوليمر الأوليفين الحلقي (COP)، بوليمر الأوليفين الحلقي؛ بوليمر الأوليفين الحلقي (COC) بوليمر الأوليفين الحلقي، عبارة عن مادة بوليمر شفافة غير متبلورة ذات هيكل حلقي، مع روابط مزدوجة بين الكربون والكربون في الحلقة. يتم تصنيع الهيدروكربونات الحلقية من مونومرات الأوليفين الحلقية عن طريق البلمرة الذاتية (COP) أو البلمرة المشتركة (COC) ) مع جزيئات أخرى (مثل الإيثيلين). خصائص COP و COC هي نفسها تقريبًا. هذه المواد جديدة نسبيا. عندما تم اختراعه لأول مرة، تم استخدامه بشكل أساسي في بعض التطبيقات ذات الصلة بالبصريات. الآن يتم استخدامه على نطاق واسع في صناعات الأفلام والعدسات البصرية والعرض والصناعات الطبية (زجاجة التغليف). أكملت COP الإنتاج الصناعي حوالي عام 1990، وأكملت COC الإنتاج الصناعي قبل عام 2000.
• ل-PET:تم تسويق ألياف البوليستر الضوئية المصنوعة من البوليستر البصري O-PET تجاريًا في أوساكا في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

عند تحليل مادة بصرية، فإننا نهتم بشكل أساسي بخصائصها البصرية والميكانيكية.

بصري صcom.roperties

• معامل الانكسار والتشتت

معامل الانكسار والتشتت

يمكن أن نرى من هذا المخطط الموجز أن المواد البلاستيكية البصرية المختلفة تنقسم بشكل أساسي إلى فترتين: مجموعة واحدة ذات معامل انكسار عالي وتشتت عالي؛ المجموعة الأخرى هي معامل انكسار منخفض وتشتت منخفض. بمقارنة النطاق الاختياري لمعامل الانكسار وتشتت المواد الزجاجية، سنجد أن النطاق الاختياري لمعامل الانكسار للمواد البلاستيكية ضيق جدًا، وجميع المواد البلاستيكية البصرية لها معامل انكسار منخفض نسبيًا. وبشكل عام، فإن نطاق الخيارات للمواد البلاستيكية أضيق، ولا يوجد سوى حوالي 10 إلى 20 درجة من المواد التجارية، مما يحد إلى حد كبير من حرية التصميم البصري من حيث المواد.

يختلف مؤشر الانكسار باختلاف الطول الموجي: يزداد مؤشر الانكسار للمواد البلاستيكية البصرية مع طول الموجة، وينخفض ​​مؤشر الانكسار قليلاً، ويكون الإجمالي مستقرًا نسبيًا.

يتغير معامل الانكسار مع درجة الحرارة Dn/DT: معامل درجة حرارة معامل الانكسار للمواد البلاستيكية الضوئية أكبر من 6 مرات إلى 50 مرة مقارنة بالزجاج، وهي قيمة سالبة، مما يعني أنه مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض ​​معامل الانكسار. على سبيل المثال، بالنسبة لطول موجي يبلغ 546 نانومتر، -20 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية، تكون قيمة dn/dT للمادة البلاستيكية هي -8 إلى -15X10^–5/درجة مئوية، بينما في المقابل، قيمة المادة الزجاجية NBK7 هو 3X10^-6/درجة مئوية.

• النفاذية

النفاذية

بالإشارة إلى هذه الصورة، تتمتع معظم المواد البلاستيكية البصرية بنفاذية تزيد عن 90% في نطاق الضوء المرئي؛ لديهم أيضًا نفاذية جيدة لنطاقات الأشعة تحت الحمراء البالغة 850 نانومتر و940 نانومتر، وهي شائعة في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية. سوف تنخفض أيضًا نفاذية المواد البلاستيكية إلى حد ما مع مرور الوقت. السبب الرئيسي هو أن البلاستيك يمتص الأشعة فوق البنفسجية الموجودة في الشمس، فتنكسر السلسلة الجزيئية لتتحلل وتتشابك، مما يؤدي إلى تغيرات في الخواص الفيزيائية والكيميائية. المظهر العياني الأكثر وضوحًا هو اصفرار المادة البلاستيكية.

• الإجهاد الانكسار المزدوج

انكسار العدسة

انكسار مزدوج الإجهاد (Birewrence) هو خاصية بصرية للمواد. يرتبط معامل انكسار المواد بحالة الاستقطاب واتجاه انتشار الضوء الساقط. تظهر المواد مؤشرات انكسار مختلفة لحالات الاستقطاب المختلفة. بالنسبة لبعض الأنظمة، يكون انحراف معامل الانكسار هذا صغيرًا جدًا وليس له تأثير كبير على النظام، لكن بالنسبة لبعض الأنظمة البصرية الخاصة، يكون هذا الانحراف كافيًا للتسبب في تدهور خطير في أداء النظام.

المواد البلاستيكية نفسها لا تتمتع بخصائص متباينة الخواص، ولكن حقن البلاستيك سيؤدي إلى انكسار مزدوج في الإجهاد. السبب الرئيسي هو الضغط الناتج أثناء قولبة الحقن وترتيب الجزيئات البلاستيكية الكبيرة بعد التبريد. يتركز الضغط بشكل عام بالقرب من منفذ الحقن، كما هو موضح في الشكل أدناه.

يتمثل مبدأ التصميم والإنتاج العام في تقليل انكسار الضغط في المستوى البصري الفعال، الأمر الذي يتطلب تصميمًا معقولًا لهيكل العدسة وقالب قولبة الحقن ومعلمات الإنتاج. من بين العديد من المواد، تكون مواد الكمبيوتر أكثر عرضة للانكسار المزدوج للإجهاد (حوالي 10 مرات أكبر من مواد PMMA)، كما أن مواد COP وCOC وPMMA لديها انكسار مزدوج للإجهاد أقل.