Plastmaterialer og sprøjtestøbning er grundlaget for miniaturiserede linser. Strukturen af ​​plastlinsen omfatter linsemateriale, linsecylinder, linsefatning, afstandsstykke, skyggeark, trykringsmateriale osv.

Der findes flere typer linsematerialer til plastiklinser, som alle i bund og grund er plastik (højmolekylær polymer). Det er termoplast, plastik, der blødgøres og bliver plastisk ved opvarmning, hærder ved afkøling og blødgøres ved opvarmning igen. En fysisk ændring, der producerer en reversibel ændring mellem flydende og fast tilstand ved hjælp af opvarmning og afkøling. Nogle materialer blev opfundet tidligere, og nogle er relativt nye. Nogle er universalplastik, og nogle materialer er specialudviklede optiske plastikmaterialer, som mere specifikt anvendes inden for visse optiske områder.

Inden for optisk design kan vi se materialekvaliteter fra forskellige virksomheder, såsom EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 osv. De tilhører alle en bestemt type plastmateriale, og følgende typer er mere almindelige, og vi vil sortere dem efter deres optrædenstidspunkt:

Plastiklinserne

• PMMA/Akryl:Poly(methylmethacrylat), polymethylmethacrylat (plexiglas, akryl). På grund af sin lave pris, høje transmittans og høje mekaniske styrke er PMMA den mest almindelige glaserstatning. De fleste transparente plasttyper er lavet af PMMA, såsom transparente tallerkener, transparente skeer og små LED'er, linser osv. PMMA er blevet masseproduceret siden 1930'erne.
• PS:Polystyren, polystyren, er en farveløs og transparent termoplast, såvel som en teknisk plast, der begyndte at blive masseproduceret i 1930'erne. Mange af de hvide skumkasser og madkasser, der er almindelige i vores liv, er lavet af PS-materialer.
• PC:Polycarbonat, polycarbonat, er også en farveløs og transparent amorf termoplast, og det er også en universalplast. Den blev først industrialiseret i 1960'erne. PC-materialets slagfasthed er meget god, og almindelige anvendelser omfatter vanddispensere, beskyttelsesbriller osv.
• l COP & COC:Cyklisk olefinpolymer (COP), cyklisk olefinpolymer; cyklisk olefincopolymer (COC) Cyklisk olefincopolymer er et amorft transparent polymermateriale med en ringstruktur med kulstof-kulstof-dobbeltbindinger i ringen. De cykliske kulbrinter er fremstillet af cykliske olefinmonomerer ved selvpolymerisation (COP) eller copolymerisation (COC) med andre molekyler (såsom ethylen). Egenskaberne ved COP og COC er næsten de samme. Dette materiale er relativt nyt. Da det først blev opfundet, blev det primært overvejet til nogle optiske anvendelser. Nu bruges det i vid udstrækning inden for film, optiske linser, displays og medicinsk industri (emballageflasker). COP færdiggjorde sin industrielle produktion omkring 1990, og COC færdiggjorde sin industrielle produktion før 2000.
• l O-PET:Optisk polyesterfiber, O-PET, blev kommercialiseret i Osaka i 2010'erne.

Når vi analyserer et optisk materiale, er vi primært optaget af dets optiske og mekaniske egenskaber.

Optisk pejendomme

• Brydningsindeks og dispersion

Brydningsindeks og dispersion

Det kan ses ud fra dette oversigtsdiagram, at forskellige optiske plastmaterialer grundlæggende falder i to intervaller: den ene gruppe er højt brydningsindeks og høj dispersion; den anden gruppe er lavt brydningsindeks og lav dispersion. Sammenligner man det valgfrie interval for brydningsindeks og dispersion for glasmaterialer, vil vi opdage, at det valgfrie interval for brydningsindeks for plastmaterialer er meget smalt, og alle optiske plastmaterialer har et relativt lavt brydningsindeks. Generelt er udvalget af muligheder for plastmaterialer smallere, og der er kun omkring 10 til 20 kommercielle materialekvaliteter, hvilket i høj grad begrænser friheden i optisk design med hensyn til materialer.

Brydningsindekset varierer med bølgelængden: Brydningsindekset for optiske plastmaterialer stiger med bølgelængden, brydningsindekset falder en smule, og det samlede billede er relativt stabilt.

Brydningsindeks ændrer sig med temperaturen Dn/DT: Temperaturkoefficienten for brydningsindekset for optisk plast er 6 til 50 gange større end for glas, hvilket er en negativ værdi, hvilket betyder, at brydningsindekset falder, når temperaturen stiger. For eksempel, for en bølgelængde på 546 nm, -20°C til 40°C, er dn/dT-værdien for plastmaterialet -8 til -15X10^–5/°C, mens værdien for glasmaterialet NBK7 derimod er 3X10^–6/°C.

• Transmittans

Transmittansen

Med henvisning til dette billede har de fleste optiske plasttyper en transmittans på mere end 90% i det synlige lysbånd; de har også en god transmittans for de infrarøde bånd på 850 nm og 940 nm, som er almindelige i forbrugerelektronik. Transmittansen af ​​plastmaterialer vil også falde til en vis grad med tiden. Hovedårsagen er, at plasten absorberer de ultraviolette stråler fra solen, og den molekylære kæde brydes, nedbrydes og tværbindes, hvilket resulterer i ændringer i fysiske og kemiske egenskaber. Den mest åbenlyse makroskopiske manifestation er gulfarvning af plastmaterialet.

• Stress dobbeltbrydning

Linsebrydning

Spændingsdobbeltbrydning (Birefringence) er en optisk egenskab ved materialer. Materialers brydningsindeks er relateret til polarisationstilstanden og udbredelsesretningen af ​​det indfaldende lys. Materialer udviser forskellige brydningsindekser for forskellige polarisationstilstande. For nogle systemer er denne afvigelse i brydningsindekset meget lille og har ikke en stor indflydelse på systemet, men for nogle specielle optiske systemer er denne afvigelse nok til at forårsage alvorlig forringelse af systemets ydeevne.

Plastmaterialer har i sig selv ikke anisotrope egenskaber, men sprøjtestøbning af plast vil introducere spændingsdobbeltbrydning. Hovedårsagen er den spænding, der introduceres under sprøjtestøbning, og placeringen af ​​plastmakromolekyler efter afkøling. Spændingen er generelt koncentreret nær injektionsporten, som vist på figuren nedenfor.

Det generelle design- og produktionsprincip er at minimere spændingsdobbeltbrydningen i det optiske effektive plan, hvilket kræver et rimeligt design af linsestrukturen, sprøjtestøbeformen og produktionsparametrene. Blandt flere materialer er PC-materialer mere tilbøjelige til spændingsdobbeltbrydning (ca. 10 gange større end PMMA-materialer), og COP-, COC- og PMMA-materialer har lavere spændingsdobbeltbrydning.