Kunststoffmaterialien und Spritzguss sind die Basis für miniaturisierte Linsen. Die Struktur der Kunststofflinse umfasst Linsenmaterial, Objektivtubus, Objektivfassung, Abstandshalter, Abschattungsfolie, Druckringmaterial usw.

Es gibt verschiedene Arten von Linsenmaterialien für Kunststofflinsen, die alle im Wesentlichen aus Kunststoff (hochmolekulares Polymer) bestehen. Es handelt sich um Thermoplaste, also Kunststoffe, die bei Erwärmung weich und plastisch werden, beim Abkühlen aushärten und bei erneuter Erwärmung wieder weich werden. Eine physikalische Veränderung, die durch Erhitzen und Abkühlen einen reversiblen Wechsel zwischen flüssigem und festem Zustand herbeiführt. Einige Materialien wurden früher erfunden, andere sind relativ neu. Bei einigen handelt es sich um Kunststoffe für allgemeine Anwendungen, bei anderen handelt es sich um speziell entwickelte optische Kunststoffe, die spezieller in einigen optischen Bereichen eingesetzt werden.

Im optischen Design sehen wir möglicherweise die Materialqualitäten verschiedener Unternehmen, wie z. B. EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 und so weiter. Sie gehören alle zu einer bestimmten Art von Kunststoffmaterial, wobei die folgenden Arten häufiger vorkommen und wir sie nach ihrer Erscheinungszeit sortieren:

Die Kunststofflinsen

• l PMMA/Acryl:Poly(methylmethacrylat), Polymethylmethacrylat (Plexiglas, Acryl). Aufgrund seines günstigen Preises, der hohen Lichtdurchlässigkeit und der hohen mechanischen Festigkeit ist PMMA der häufigste Glasersatz im Leben. Die meisten transparenten Kunststoffe bestehen aus PMMA, beispielsweise transparente Teller, transparente Löffel und kleine LEDs. Linsen usw. PMMA wird seit den 1930er Jahren in Massenproduktion hergestellt.
• PS:Polystyrol, Polystyrol, ist ein farbloser und transparenter Thermoplast sowie ein technischer Kunststoff, dessen Massenproduktion in den 1930er Jahren begann. Viele der in unserem Leben üblichen weißen Schaumstoffboxen und Lunchboxen bestehen aus PS-Materialien.
• PC:Polycarbonat, Polycarbonat, ist ebenfalls ein farbloser und transparenter amorpher Thermoplast und außerdem ein Allzweckkunststoff. Die Industrialisierung erfolgte erst in den 1960er Jahren. Die Schlagfestigkeit des PC-Materials ist sehr gut. Zu den üblichen Anwendungen gehören Wasserspendereimer, Schutzbrillen usw.
• l COP & COC:Zyklisches Olefinpolymer (COP), zyklisches Olefinpolymer; Zyklisches Olefin-Copolymer (COC) Zyklisches Olefin-Copolymer ist ein amorphes transparentes Polymermaterial mit Ringstruktur und Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen im Ring. Die zyklischen Kohlenwasserstoffe werden aus zyklischen Olefinmonomeren durch Selbstpolymerisation (COP) oder Copolymerisation (COC) hergestellt ) mit anderen Molekülen (z. B. Ethylen). Die Eigenschaften von COP und COC sind nahezu gleich. Dieses Material ist relativ neu. Als es erstmals erfunden wurde, wurde es hauptsächlich für einige optische Anwendungen in Betracht gezogen. Heutzutage wird es häufig in der Film-, optischen Linsen-, Display- und Medizinindustrie (Verpackungsflaschen) eingesetzt. COP schloss die industrielle Produktion um 1990 ab, und COC schloss die industrielle Produktion vor 2000 ab.
• l O-PET:O-PET, eine optische Polyesterfaser aus optischem Polyester, wurde in den 2010er Jahren in Osaka kommerzialisiert.

Bei der Analyse eines optischen Materials geht es vor allem um deren optische und mechanische Eigenschaften.

Optische SSeilschaften

• Brechungsindex und Dispersion

Brechungsindex und Dispersion

Aus diesem zusammenfassenden Diagramm ist ersichtlich, dass verschiedene optische Kunststoffmaterialien grundsätzlich in zwei Intervalle fallen: Eine Gruppe besteht aus hohem Brechungsindex und hoher Dispersion; Die andere Gruppe besteht aus niedrigem Brechungsindex und geringer Dispersion. Beim Vergleich des optionalen Brechungsindexbereichs und der Dispersion von Glasmaterialien werden wir feststellen, dass der optionale Brechungsindexbereich von Kunststoffmaterialien sehr eng ist und alle optischen Kunststoffmaterialien einen relativ niedrigen Brechungsindex aufweisen. Im Allgemeinen ist die Auswahl an Kunststoffmaterialien geringer und es gibt nur etwa 10 bis 20 kommerzielle Materialqualitäten, was die Freiheit der optischen Gestaltung hinsichtlich der Materialien stark einschränkt.

Der Brechungsindex variiert mit der Wellenlänge: Der Brechungsindex optischer Kunststoffmaterialien steigt mit der Wellenlänge, der Brechungsindex nimmt leicht ab und das Ganze ist relativ stabil.

Brechungsindex ändert sich mit der Temperatur Dn/DT: Der Temperaturkoeffizient des Brechungsindex optischer Kunststoffe ist 6- bis 50-mal größer als der von Glas, was einen negativen Wert darstellt, was bedeutet, dass der Brechungsindex mit steigender Temperatur abnimmt. Beispielsweise beträgt bei einer Wellenlänge von 546 nm und -20 °C bis 40 °C der dn/dT-Wert des Kunststoffmaterials -8 bis -15X10^–5/°C, während der Wert des Glasmaterials dagegen bei -8 bis -15X10^–5/°C liegt NBK7 ist 3X10^–6/°C.

• Transmission

Die Durchlässigkeit

In Bezug auf dieses Bild haben die meisten optischen Kunststoffe eine Durchlässigkeit von mehr als 90 % im sichtbaren Lichtband; Sie haben auch eine gute Durchlässigkeit für die in der Unterhaltungselektronik üblichen Infrarotbänder von 850 nm und 940 nm. Auch die Lichtdurchlässigkeit von Kunststoffmaterialien nimmt mit der Zeit in gewissem Maße ab. Der Hauptgrund dafür ist, dass der Kunststoff die ultravioletten Strahlen der Sonne absorbiert und die Molekülkette aufbricht, abgebaut und vernetzt wird, was zu Veränderungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften führt. Die offensichtlichste makroskopische Erscheinung ist die Vergilbung des Kunststoffmaterials.

• Spannungsdoppelbrechung

Linsenbrechung

Spannungsdoppelbrechung (Doppelbrechung) ist eine optische Eigenschaft von Materialien. Der Brechungsindex von Materialien hängt vom Polarisationszustand und der Ausbreitungsrichtung des einfallenden Lichts ab. Materialien weisen für unterschiedliche Polarisationszustände unterschiedliche Brechungsindizes auf. Bei einigen Systemen ist diese Abweichung des Brechungsindex sehr gering und hat keine großen Auswirkungen auf das System. Bei einigen speziellen optischen Systemen reicht diese Abweichung jedoch aus, um eine ernsthafte Verschlechterung der Systemleistung zu verursachen.

Kunststoffe selbst haben keine anisotropen Eigenschaften, aber das Spritzgießen von Kunststoffen führt zu Spannungsdoppelbrechung. Der Hauptgrund ist die beim Spritzgießen entstehende Spannung und die Anordnung der Kunststoffmakromoleküle nach dem Abkühlen. Die Belastung konzentriert sich im Allgemeinen in der Nähe der Einspritzöffnung, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Das allgemeine Konstruktions- und Produktionsprinzip besteht darin, die Spannungsdoppelbrechung in der optisch wirksamen Ebene zu minimieren, was eine angemessene Gestaltung der Linsenstruktur, der Spritzgussform und der Produktionsparameter erfordert. Von mehreren Materialien sind PC-Materialien anfälliger für Spannungsdoppelbrechung (etwa zehnmal größer als PMMA-Materialien), und COP-, COC- und PMMA-Materialien weisen eine geringere Spannungsdoppelbrechung auf.