Els materials plàstics i el modelat per injecció són la base de les lents miniaturitzades. L'estructura de la lent de plàstic inclou el material de la lent, el canó de la lent, la muntura de la lent, l'espaiador, la làmina d'ombreig, el material de l'anell de pressió, etc.

Hi ha diversos tipus de materials per a lents de plàstic, tots els quals són essencialment plàstics (polímers d'alt molecular). Són termoplàstics, plàstics que s'estovaran i es convertiran en plàstic quan s'escalfen, s'endureixen quan es refreden i s'estovaran quan es tornen a escalfar. Un canvi físic que produeix un canvi reversible entre l'estat líquid i el sòlid mitjançant l'escalfament i el refredament. Alguns materials es van inventar abans i d'altres 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 cert tipus de material plàstic, i els següents tipus són més comuns, i els classificarem segons el seu temps d'aparició:

Les lents de plàstic

• l PMMA/Acrílic:Poli(metacrilat de metil), polimetacrilat de metil (plexiglàs, acrílic). A causa del seu preu econòmic, alta transmitància i alta resistència mecànica, el PMMA és el substitut del vidre més comú a la vida. La majoria dels plàstics transparents estan fets de PMMA, com ara plats transparents, culleres transparents i petits LED, lents, etc. El PMMA es produeix en massa des de la dècada de 1930.
• PD:El poliestirè, el poliestirè, és un termoplàstic incolor i transparent, així com un plàstic d'enginyeria, que va començar a produir-se en massa a la dècada de 1930. Moltes de les caixes i carmanyoles d'escuma blanca que són habituals a les nostres vides estan fetes de materials PS.
• PC:El policarbonat, també és un termoplàstic amorf incolor i transparent, i també és un plàstic d'ús general. Només es va industrialitzar a la dècada de 1960. La resistència a l'impacte del material PC és molt bona, les aplicacions comunes inclouen galledes dispensadores d'aigua, ulleres, etc.
• l COP i COC:Polímer d'olefines cícliques (COP), polímer d'olefines cícliques; copolímer d'olefines cícliques (COC) El copolímer d'olefines cícliques és un material polimèric transparent amorf amb una estructura d'anell, amb dobles enllaços carboni-carboni a l'anell. Els hidrocarburs cíclics es fabriquen a partir de monòmers d'olefines cícliques per autopolimerització (COP) o copolimerització (COC) amb altres molècules (com l'etilè). Les característiques del COP i el 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 en les indústries de pel·lícules, lents òptiques, pantalles i medicina (envasos d'ampolles). El COP va completar la producció industrial al voltant del 1990 i el COC va completar la producció industrial abans del 2000.
• l O-PET:La fibra de polièster òptic, O-PET, es va comercialitzar a Osaka a la dècada del 2010.

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

Òptica pmobles

• Índex de refracció i dispersió

Índex de refracció i dispersió

En aquest diagrama resum es pot veure que els diferents materials plàstics òptics es divideixen bàsicament en dos intervals: un grup és d'alt índex de refracció i alta dispersió; l'altre grup és de baix índex de refracció i baixa dispersió. Si comparem el rang opcional d'índex de refracció i dispersió dels 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 general, el rang 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 pel que fa als 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, en general, 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, cosa 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 de 3X10^–6/°C.

• Transmitància

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 reticular-se, cosa que provoca canvis en les propietats físiques i químiques. La manifestació macroscòpica més òbvia és el groguenc del material plàstic.

• Birefringència d'estrès

Refracció de la lent

La birefringència per tensió (birefringència) 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 causar una degradació greu del rendiment del sistema.

Els materials plàstics en si mateixos no tenen característiques anisotròpiques, però el modelat per injecció de plàstics introduirà birefringència per tensió. La raó principal és la tensió introduïda durant el modelat per injecció i la disposició de les macromolècules de plàstic després del refredament. La tensió generalment es concentra a prop del port d'injecció, com es mostra a la figura següent.

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