Els materials plàstics i l'emmotllament per injecció són la base de les lents miniaturitzades. L'estructura de la lent de plàstic inclou material de lent, canó de lent, muntatge de lent, separador, full d'ombrejat, material d'anell de pressió, etc.

Hi ha diversos tipus de materials de lents per a lents de plàstic, tots ells essencialment plàstics (polímer d'alt molecular). Són termoplàstics, plàstics que s'estoven i es tornen plàstics quan s'escalfen, s'endureixen quan es refreden i s'estoven quan es tornen a escalfar. Un canvi físic que produeix un canvi reversible entre estat líquid i estat sòlid mitjançant l'escalfament i el refredament. Alguns materials es van inventar abans i alguns són relativament nous. Alguns són plàstics d'aplicació general i alguns materials són materials plàstics òptics especialment desenvolupats, que s'utilitzen més específicament en alguns camps òptics.

En el disseny òptic, podem veure els graus de materials de diverses empreses, com ara EP8000, K26R, APL5015, OKP-1, etc. Tots pertanyen a un determinat tipus de material plàstic, i els tipus següents són més comuns, i els classificarem segons el seu temps d'aparició:

Les lents de plàstic

• l PMMA/acrílic:Poli(metacrilat de metil), metacrilat de polimetil (plexiglàs, acrílic). A causa del seu preu barat, alta transmitància i alta resistència mecànica, el PMMA és el substitut de vidre més comú de la vida. La majoria dels plàstics transparents estan fets de PMMA, com ara plaques transparents, culleres transparents i petits LED. lents, etc. El PMMA s'ha produït en massa des dels anys trenta.
• PS:El poliestirè, el poliestirè, és un termoplàstic incolor i transparent, així com un plàstic d'enginyeria, que va començar la producció en massa als anys 30. Moltes de les caixes d'escuma blanca i caixes de dinar que són habituals a les nostres vides estan fetes de materials PS.
• PC:El policarbonat, el policarbonat, també és un termoplàstic amorf incolor i transparent, i també és un plàstic d'ús general. Només es va industrialitzar als anys seixanta. La resistència a l'impacte del material de PC és molt bona, les aplicacions habituals inclouen galledes dispensadores d'aigua, ulleres, etc.
• l COP & COC:Polímer d'olefina cíclica (COP), polímer d'olefina cíclica; Copolímer d'olefina cíclica (COC) El copolímer d'olefina cíclica, és un material de polímer transparent amorf amb una estructura d'anell, amb dobles enllaços carboni-carboni a l'anell. Els hidrocarburs cíclics es fan a partir de monòmers d'olefines cícliques per autopolimerització (COP) o copolimerització (COC). ) amb altres molècules (com l'etilè). Les característiques de COP i COC són gairebé les mateixes. Aquest material és relativament nou. Quan es va inventar per primera vegada, es va considerar principalment per a algunes aplicacions relacionades amb l'òptica. Ara s'utilitza àmpliament a les indústries de pel·lícules, lents òptiques, visualitzacions, mèdiques (ampolles d'embalatge). COP va completar la producció industrial al voltant de 1990, i COC va completar la producció industrial abans de 2000.
• l O-PET:La fibra de polièster òptic de polièster òptic, O-PET es va comercialitzar a Osaka a la dècada de 2010.

Quan analitzem un material òptic, ens preocupem principalment per les seves propietats òptiques i mecàniques.

Òptica pàgpropietats

• Índex de refracció i dispersió

Índex de refracció i dispersió

D'aquest diagrama resum es pot veure que els diferents materials plàstics òptics es divideixen bàsicament en dos intervals: un grup és un alt índex de refracció i una alta dispersió; l'altre grup és el baix índex de refracció i la baixa dispersió. Comparant el rang opcional d'índex de refracció i dispersió de materials de vidre, trobarem que el rang opcional d'índex de refracció dels materials plàstics és molt estret i tots els materials plàstics òptics tenen un índex de refracció relativament baix. En termes generals, el ventall d'opcions per als materials plàstics és més estret i només hi ha entre 10 i 20 graus de materials comercials, cosa que limita en gran mesura la llibertat de disseny òptic en termes de materials.

L'índex de refracció varia amb la longitud d'ona: l'índex de refracció dels materials plàstics òptics augmenta amb la longitud d'ona, l'índex de refracció disminueix lleugerament i el conjunt és relativament estable.

L'índex de refracció canvia amb la temperatura Dn/DT: el coeficient de temperatura de l'índex de refracció dels plàstics òptics és de 6 a 50 vegades més gran que el del vidre, que és un valor negatiu, el que significa que a mesura que augmenta la temperatura, l'índex de refracció disminueix. Per exemple, per a una longitud d'ona de 546 nm, de -20 °C a 40 °C, el valor dn/dT del material plàstic és de -8 a -15X10^–5/°C, mentre que, en canvi, el valor del material de vidre NBK7 és 3X10^–6/°C.

• Transmissió

La transmitància

En referència a aquesta imatge, la majoria dels plàstics òptics tenen una transmitància de més del 90% a la banda de llum visible; també tenen una bona transmitància per a les bandes d'infrarojos de 850 nm i 940 nm, que són habituals en l'electrònica de consum. La transmitància dels materials plàstics també disminuirà fins a cert punt amb el temps. El motiu principal és que el plàstic absorbeix els raigs ultraviolats del sol i la cadena molecular es trenca per degradar-se i enllaçar-se, donant lloc a canvis en les propietats físiques i químiques. La manifestació macroscòpica més evident és el groguenc del material plàstic.

• Birrefringència d'estrès

Refracció de la lent

La birrefringència d'estrès (Birefringence) és una propietat òptica dels materials. L'índex de refracció dels materials està relacionat amb l'estat de polarització i la direcció de propagació de la llum incident. Els materials presenten diferents índexs de refracció per a diferents estats de polarització. Per a alguns sistemes, aquesta desviació de l'índex de refracció és molt petita i no té un gran impacte en el sistema, però per a alguns sistemes òptics especials, aquesta desviació és suficient per provocar una greu degradació del rendiment del sistema.

Els materials plàstics en si no tenen característiques anisòtropes, però l'emmotllament per injecció de plàstics introduirà birrefringència d'estrès. El motiu principal és l'estrès introduït durant l'emmotllament per injecció i la disposició de les macromolècules plàstiques després del refredament. L'estrès es concentra generalment a prop del port d'injecció, tal com es mostra a la figura següent.

El principi general de disseny i producció és minimitzar la birrefringència d'estrès en el pla efectiu òptic, que requereix un disseny raonable de l'estructura de la lent, el motlle d'emmotllament per injecció i els paràmetres de producció. Entre diversos materials, els materials de PC són més propensos a la birrefringència d'estrès (unes 10 vegades més grans que els materials PMMA), i els materials COP, COC i PMMA tenen una birrefringència d'estrès més baixa.