Plastové materiály a vstřikování plastů jsou základem miniaturizovaných objektivů. Struktura plastové čočky zahrnuje materiál čočky, tubus objektivu, bajonet objektivu, distanční vložku, stínící fólii, materiál přítlačného kroužku atd.

Existuje několik typů materiálů pro plastové čočky, které jsou v podstatě plastové (vysokomolekulární polymery). Jsou to termoplasty, plasty, které při zahřátí měknou a stávají se plastickými, při ochlazení tvrdnou a při opětovném zahřátí měknou. Fyzikální změna, která způsobuje reverzibilní změnu mezi kapalným a pevným skupenstvím pomocí zahřátí a ochlazení. Některé materiály byly vynalezeny dříve a některé jsou relativně nové. Některé jsou plasty pro všeobecné použití a některé materiály jsou speciálně vyvinuté optické plasty, které se konkrétněji používají v některých optických oblastech.

V optickém designu se můžeme setkat s materiály různých společností, jako například EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 atd. Všechny patří k určitému typu plastu a následující typy jsou běžnější a roztřídíme je podle doby jejich vzniku:

Plastové čočky

• l PMMA/akryl:Poly(methylmethakrylát), polymethylmethakrylát (plexisklo, akrylát). Díky nízké ceně, vysoké propustnosti světla a vysoké mechanické pevnosti je PMMA nejběžnější náhradou skla. Většina průhledných plastů se vyrábí z PMMA, jako jsou průhledné talíře, průhledné lžičky a malé LED diody, čočky atd. PMMA se hromadně vyrábí od 30. let 20. století.
• PS:Polystyren, polystyren, je bezbarvý a průhledný termoplast a také technický plast, jehož masová výroba začala ve 30. letech 20. století. Mnoho bílých pěnových krabic a krabiček na oběd, které jsou v našem životě běžné, je vyrobeno z PS materiálů.
• Počítač:Polykarbonát, polykarbonát, je také bezbarvý a průhledný amorfní termoplast a také univerzální plast. Průmyslově se začal používat až v 60. letech 20. století. PC materiál má velmi dobrou odolnost proti nárazu, mezi běžné aplikace patří kbelíky na vodu, ochranné brýle atd.
• l COP a COC:Cyklický olefinový polymer (COP), cyklický olefinový polymer; cyklický olefinový kopolymer (COC) Cyklický olefinový kopolymer je amorfní transparentní polymerní materiál s kruhovou strukturou s dvojnými vazbami uhlík-uhlík v kruhu. Cyklické uhlovodíky se vyrábějí z cyklických olefinových monomerů samopolymerací (COP) nebo kopolymerací (COC) s jinými molekulami (například ethylenem). Vlastnosti COP a COC jsou téměř stejné. Tento materiál je relativně nový. Když byl poprvé vynalezen, byl zvažován hlavně pro některé optické aplikace. Nyní se široce používá ve filmovém průmyslu, optických čočkách, displejích a lékařství (obaly a lahve). Průmyslová výroba COP byla dokončena kolem roku 1990 a výroba COC před rokem 2000.
• l O-PET:Optické polyesterové optické polyesterové vlákno O-PET bylo komerčně uvedeno v Ósace v roce 2010.

Při analýze optických materiálů se zabýváme především jejich optickými a mechanickými vlastnostmi.

Optické pnemovitosti

• Index lomu a disperze

Index lomu a disperze

Z tohoto souhrnného diagramu je patrné, že různé optické plastové materiály spadají v zásadě do dvou intervalů: jedna skupina má vysoký index lomu a vysokou disperzi; druhá skupina má nízký index lomu a nízkou disperzi. Porovnáním volitelného rozsahu indexu lomu a disperze skleněných materiálů zjistíme, že volitelný rozsah indexu lomu plastových materiálů je velmi úzký a všechny optické plastové materiály mají relativně nízký index lomu. Obecně řečeno, rozsah možností plastových materiálů je užší a existuje pouze asi 10 až 20 komerčních druhů materiálů, což do značné míry omezuje svobodu optického designu z hlediska materiálů.

Index lomu se mění s vlnovou délkou: Index lomu optických plastových materiálů se s vlnovou délkou zvyšuje, index lomu mírně klesá a celkově je relativně stabilní.

Index lomu se mění s teplotou Dn/DT: Teplotní koeficient indexu lomu optických plastů je 6krát až 50krát větší než u skla, což je záporná hodnota, což znamená, že s rostoucí teplotou se index lomu snižuje. Například pro vlnovou délku 546 nm, -20 °C až 40 °C, je hodnota dn/dT plastu -8 až -15X10^–5/°C, zatímco naopak hodnota skla NBK7 je 3X10^–6/°C.

• Propustnost

Propustnost

S odkazem na tento obrázek má většina optických plastů propustnost více než 90 % ve viditelném pásmu; mají také dobrou propustnost pro infračervené pásmo 850 nm a 940 nm, které je běžné ve spotřební elektronice. Propustnost plastových materiálů se s časem do určité míry snižuje. Hlavním důvodem je, že plast absorbuje ultrafialové paprsky na slunci a molekulární řetězec se rozpadá, degraduje a zesíťuje, což vede ke změnám fyzikálních a chemických vlastností. Nejzřetelnějším makroskopickým projevem je žloutnutí plastového materiálu.

• Dvojlom stresu

Refrakce čočky

Dvojlom v důsledku napětí (Birefrengence) je optická vlastnost materiálů. Index lomu materiálů souvisí se stavem polarizace a směrem šíření dopadajícího světla. Materiály vykazují různé indexy lomu pro různé stavy polarizace. U některých systémů je tato odchylka indexu lomu velmi malá a nemá velký vliv na systém, ale u některých speciálních optických systémů je tato odchylka dostatečná k tomu, aby způsobila vážné snížení výkonu systému.

Plastové materiály samy o sobě nemají anizotropní vlastnosti, ale vstřikování plastů způsobuje dvojlom napětí. Hlavním důvodem je napětí vznikající během vstřikování a uspořádání plastových makromolekul po ochlazení. Napětí je obvykle koncentrováno v blízkosti vstřikovacího otvoru, jak je znázorněno na obrázku níže.

Obecným principem návrhu a výroby je minimalizace dvojlomu v optické efektivní rovině, což vyžaduje rozumný návrh struktury čočky, vstřikovací formy a výrobních parametrů. Z několika materiálů jsou PC materiály náchylnější k dvojlomu (přibližně 10krát větší než PMMA materiály), zatímco COP, COC a PMMA mají dvojlom nižší.