Plastični materijali i brizganje su osnova za minijaturizirane objektive. Struktura plastičnog objektiva uključuje materijal objektiva, cijev objektiva, nosač objektiva, odstojnik, foliju za sjenčenje, materijal za pritisni prsten itd.

Postoji nekoliko vrsta materijala za plastične leće, a sve su u suštini plastične (visokomolekularni polimeri). To su termoplastike, plastike koje omekšavaju i postaju plastične kada se zagrijavaju, stvrdnjavaju se kada se hlade i omekšavaju kada se ponovo zagrijavaju. Fizička promjena koja proizvodi reverzibilnu promjenu između tekućeg i čvrstog stanja korištenjem zagrijavanja i hlađenja. Neki materijali su izumljeni ranije, a neki su relativno novi. Neki su plastike opće namjene, a neki materijali su posebno razvijeni optički plastični materijali, koji se specifičnije koriste u nekim optičkim poljima.

U optičkom dizajnu možemo vidjeti vrste materijala različitih kompanija, kao što su EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 i tako dalje. Svi oni pripadaju određenoj vrsti plastičnog materijala, a sljedeće vrste su češće i sortirat ćemo ih prema vremenu pojavljivanja:

Plastične leće

• PMMA/Akril:Poli(metil metakrilat), polimetil metakrilat (pleksiglas, akril). Zbog niske cijene, visoke propusnosti svjetlosti i visoke mehaničke čvrstoće, PMMA je najčešća zamjena za staklo u životu. Većina prozirnih plastika napravljena je od PMMA, kao što su prozirni tanjiri, prozirne kašike i male LED diode, sočiva itd. PMMA se masovno proizvodi od 1930-ih.
• P.S.:Polistiren, polistiren, je bezbojna i prozirna termoplastika, kao i inženjerska plastika, čija je masovna proizvodnja započela 1930-ih. Mnoge bijele pjenaste kutije i kutije za ručak koje su uobičajene u našim životima napravljene su od PS materijala.
• Računar:Polikarbonat, polikarbonat, je također bezbojna i prozirna amorfna termoplastika, a ujedno je i plastika opće namjene. Industrijaliziran je tek 1960-ih. Otpornost PC materijala na udarce je vrlo dobra, a uobičajene primjene uključuju kante za vodu, naočale itd.
• l COP i COC:Ciklični olefinski polimer (COP), ciklički olefinski polimer; Ciklični olefinski kopolimer (COC) Ciklični olefinski kopolimer je amorfni prozirni polimerni materijal s prstenastom strukturom, s dvostrukim vezama ugljik-ugljik u prstenu. Ciklični ugljikovodici se izrađuju od cikličkih olefinskih monomera samopolimerizacijom (COP) ili kopolimerizacijom (COC) s drugim molekulama (kao što je etilen). Karakteristike COP-a i COC-a su gotovo iste. Ovaj materijal je relativno nov. Kada je prvi put izumljen, uglavnom se razmatrao za neke optičke primjene. Sada se široko koristi u industriji filmova, optičkih leća, displeja, medicinske industrije (ambalaže i boce). COP je završio industrijsku proizvodnju oko 1990. godine, a COC prije 2000. godine.
• l O-PET:Optičko poliestersko optičko poliestersko vlakno, O-PET, komercijalizirano je u Osaki 2010-ih godina.

Prilikom analize optičkog materijala, uglavnom nas zanimaju njegova optička i mehanička svojstva.

Optički pimovine

• Indeks prelamanja i disperzija

Indeks prelamanja i disperzija

Iz ovog sumarnog dijagrama se može vidjeti da različiti optički plastični materijali u osnovi spadaju u dva intervala: jedna grupa je visokog indeksa prelamanja i visoke disperzije; druga grupa je niskog indeksa prelamanja i niske disperzije. Upoređujući opcioni raspon indeksa prelamanja i disperzije staklenih materijala, vidjet ćemo da je opcioni raspon indeksa prelamanja plastičnih materijala vrlo uzak, a svi optički plastični materijali imaju relativno nizak indeks prelamanja. Općenito govoreći, raspon opcija za plastične materijale je uži i postoji samo oko 10 do 20 komercijalnih vrsta materijala, što uveliko ograničava slobodu optičkog dizajna u pogledu materijala.

Indeks prelamanja varira s talasnom dužinom: Indeks prelamanja optičkih plastičnih materijala raste s talasnom dužinom, indeks prelamanja se neznatno smanjuje, a u cjelini je relativno stabilan.

Indeks prelamanja se mijenja s temperaturom Dn/DT: Temperaturni koeficijent indeksa prelamanja optičkih plastika je 6 do 50 puta veći od koeficijenta indeksa prelamanja stakla, što je negativna vrijednost, što znači da se s porastom temperature indeks prelamanja smanjuje. Na primjer, za talasnu dužinu od 546 nm, od -20°C do 40°C, vrijednost dn/dT plastičnog materijala je -8 do -15X10^–5/°C, dok je, nasuprot tome, vrijednost staklenog materijala NBK7 3X10^–6/°C.

• Transmitancija

Transmitancija

Na osnovu ove slike, većina optičkih plastika ima propusnost svjetlosti veću od 90% u vidljivom svjetlosnom pojasu; također imaju dobru propusnost za infracrvene pojaseve od 850nm i 940nm, koji su uobičajeni u potrošačkoj elektronici. Propusnost plastičnih materijala će se također s vremenom do određene mjere smanjiti. Glavni razlog je taj što plastika apsorbira ultraljubičaste zrake na suncu, a molekularni lanac se prekida, degradira i umrežava, što rezultira promjenama u fizičkim i hemijskim svojstvima. Najočitija makroskopska manifestacija je žutilo plastičnog materijala.

• Dvolom stresa

Refrakcija sočiva

Dvolom napona (Birefringence) je optičko svojstvo materijala. Indeks prelamanja materijala povezan je sa stanjem polarizacije i smjerom širenja upadne svjetlosti. Materijali pokazuju različite indekse prelamanja za različita stanja polarizacije. Za neke sisteme, ovo odstupanje indeksa prelamanja je vrlo malo i nema veliki utjecaj na sistem, ali za neke posebne optičke sisteme, ovo odstupanje je dovoljno da izazove ozbiljno smanjenje performansi sistema.

Sami plastični materijali nemaju anizotropne karakteristike, ali brizganje plastike uvodi dvolom napona. Glavni razlog je napon koji se unosi tokom brizganja i raspored plastičnih makromolekula nakon hlađenja. Napon je uglavnom koncentrisan u blizini otvora za ubrizgavanje, kao što je prikazano na slici ispod.

Opći princip dizajna i proizvodnje je minimiziranje dvolomnosti napona u optički efektivnoj ravni, što zahtijeva razuman dizajn strukture sočiva, kalupa za brizganje i proizvodnih parametara. Među nekoliko materijala, PC materijali su skloniji dvolomnosti napona (oko 10 puta većoj od PMMA materijala), dok COP, COC i PMMA materijali imaju nižu dvolomnost napona.