Τα πλαστικά υλικά και η χύτευση με έγχυση είναι η βάση για τους μικροσκοπικούς φακούς. Η δομή του πλαστικού φακού περιλαμβάνει υλικό φακού, βαρέλι φακού, βάση φακού, διαχωριστικό, φύλλο σκίασης, υλικό δακτυλίου πίεσης κ.λπ.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι υλικών φακών για πλαστικούς φακούς, τα οποία είναι ουσιαστικά πλαστικά (υψηλής μοριακής πολυμερούς). Είναι θερμοπλαστικά, πλαστικά που μαλακώνουν και γίνονται πλαστικά όταν θερμαίνονται, σκληρύνουν όταν ψύονται και μαλακώνουν όταν θερμαίνονται ξανά. Μια φυσική αλλαγή που παράγει μια αναστρέψιμη αλλαγή μεταξύ υγρών και στερεών καταστάσεων χρησιμοποιώντας θέρμανση και ψύξη. Ορισμένα υλικά εφευρέθηκαν νωρίτερα και μερικά είναι σχετικά νέα. Ορισμένα είναι πλαστικά εφαρμογών γενικής χρήσης και ορισμένα υλικά είναι ειδικά αναπτυγμένα οπτικά πλαστικά υλικά, τα οποία χρησιμοποιούνται πιο συγκεκριμένα σε ορισμένα οπτικά πεδία.

Στον οπτικό σχεδιασμό, μπορούμε να δούμε τους βαθμούς υλικού διαφόρων εταιρειών, όπως το EP8000, το K26R, το APL5015, το OKP-1 και ούτω καθεξής. Όλοι ανήκουν σε ένα συγκεκριμένο είδος πλαστικού υλικού και οι ακόλουθοι τύποι είναι πιο συνηθισμένοι και θα τα ταξινομήσουμε ανάλογα με τον χρόνο εμφάνισής τους:

Οι πλαστικοί φακοί

• L PMMA/Acrylic:Πολυ (μεθακρυλικό μεθυλεστέρα), μεθακρυλικό πολυμμεθυλίου (Plexiglass, ακρυλικό). Λόγω της φθηνής τιμής, της υψηλής μετάδοσης και της υψηλής μηχανικής αντοχής, το PMMA είναι το πιο κοινό υποκατάστατο γυαλιού στη ζωή. Τα περισσότερα από τα διαφανή πλαστικά είναι κατασκευασμένα από PMMA, όπως διαφανείς πλάκες, διαφανή κουτάλια και μικρά LED. Ο φακός κλπ. Το PMMA έχει παραχθεί μαζικά από τη δεκαετία του 1930.
• PS:Το πολυστυρένιο, πολυστυρένιο, είναι ένα άχρωμο και διαφανές θερμοπλαστικό, καθώς και ένα πλαστικό μηχανικής, το οποίο ξεκίνησε μαζική παραγωγή στη δεκαετία του 1930. Πολλά από τα λευκά αφρώδη κιβώτια και τα κουτιά μεσημεριανού που είναι κοινά στη ζωή μας είναι κατασκευασμένα από υλικά PS.
• PC:Το πολυανθρακικό, πολυανθρακικό, είναι επίσης ένα άχρωμο και διαφανές άμορφο θερμοπλαστικό και είναι επίσης ένα πλαστικό γενικής χρήσης. Μόνο βιομηχανοποιήθηκε στη δεκαετία του 1960. Η αντίσταση στην κρούση του υλικού PC είναι πολύ καλή, οι κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν κάδους διανομέα νερού, γυαλιά κ.λπ.
• L COP & COC:Κυκλικό πολυμερές ολεφίνης (COP), κυκλικό πολυμερές ολεφίνης. Το κυκλικό συμπολυμερές κυκλικής ολεφίνης (COC) είναι ένα άμορφο διαφανές πολυμερές υλικό με δομή δακτυλίου, με διπλούς δεσμούς άνθρακα-άνθρακα στον δακτύλιο Οι κυκλικοί υδρογονάνθρακες κατασκευάζονται από μονομερή κυκλικής ολεφίνης με αυτο-πλευρικό (COP) ή συμπολυμερισμό (CoC, ) με άλλα μόρια (όπως το αιθυλένιο). Τα χαρακτηριστικά του COP και του COC είναι σχεδόν τα ίδια. Αυτό το υλικό είναι σχετικά νέο. Όταν εφευρέθηκε για πρώτη φορά, θεωρήθηκε κυρίως για ορισμένες οπτικές εφαρμογές. Τώρα χρησιμοποιείται ευρέως σε κινηματογραφικές ταινίες, οπτικό φακό, εμφάνιση, ιατρική (μπουκάλι συσκευασίας) βιομηχανίες. Η COP ολοκλήρωσε τη βιομηχανική παραγωγή γύρω στο 1990 και η COC ολοκλήρωσε τη βιομηχανική παραγωγή πριν από το 2000.
• L O-PET:Οπτικές οπτικές ίνες πολυεστέρας πολυεστέρα, O-PET εμπορεύτηκε στην Οσάκα το 2010.

Κατά την ανάλυση ενός οπτικού υλικού, ασχολούμαστε κυρίως με τις οπτικές και μηχανικές ιδιότητές τους.

Οπτικό σαταραξία

• Δείκτης διάθλασης και διασποράς

Δείκτης διάθλασης και διασποράς

Μπορεί να φανεί από αυτό το συνοπτικό διάγραμμα ότι τα διαφορετικά οπτικά πλαστικά υλικά βασικά πέφτουν σε δύο διαστήματα: μία ομάδα είναι υψηλός δείκτης διάθλασης και υψηλή διασπορά. Η άλλη ομάδα είναι ο χαμηλός δείκτης διάθλασης και η χαμηλή διασπορά. Συγκρίνοντας την προαιρετική περιοχή του δείκτη διάθλασης και τη διασπορά των υαλοπινάκων, θα διαπιστώσουμε ότι το προαιρετικό εύρος δείκτη διάθλασης των πλαστικών υλικών είναι πολύ στενή και όλα τα οπτικά πλαστικά υλικά έχουν σχετικά χαμηλό δείκτη διάθλασης. Σε γενικές γραμμές, το φάσμα των επιλογών για τα πλαστικά υλικά είναι στενότερη και υπάρχουν μόνο περίπου 10 έως 20 βαθμοί εμπορικού υλικού, οι οποίες περιορίζουν σε μεγάλο βαθμό την ελευθερία του οπτικού σχεδιασμού όσον αφορά τα υλικά.

Ο δείκτης διάθλασης ποικίλλει ανάλογα με το μήκος κύματος: ο δείκτης διάθλασης των οπτικών πλαστικών υλικών αυξάνεται με το μήκος κύματος, ο δείκτης διάθλασης μειώνεται ελαφρώς και το συνολικό είναι σχετικά σταθερό.

Ο δείκτης διάθλασης αλλάζει με τη θερμοκρασία DN/DT: Ο συντελεστής θερμοκρασίας του δείκτη διάθλασης των οπτικών πλαστικών είναι 6 έως 50 φορές μεγαλύτερος από αυτόν του γυαλιού, που είναι αρνητική τιμή, πράγμα που σημαίνει ότι καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, ο δείκτης διάθλασης μειώνεται. Για παράδειγμα, για μήκος κύματος 546nm, -20 ° C έως 40 ° C, η τιμή dn/dt του πλαστικού υλικού είναι -8 έως -15x10^-5/° C, ενώ αντίθετα, η τιμή του γυαλιού υλικού Το NBK7 είναι 3x10^-6/° C.

• Μετάδοση

Η μετάδοση

Αναφερόμενος σε αυτήν την εικόνα, τα περισσότερα οπτικά πλαστικά έχουν μια μετάδοση άνω του 90% στην ορατή φωτεινή ζώνη. Έχουν επίσης μια καλή μετάδοση για τις υπέρυθρες ζώνες των 850nm και 940nm, οι οποίες είναι κοινές σε ηλεκτρονικά καταναλωτικά. Η μετάδοση των πλαστικών υλικών θα μειωθεί επίσης σε κάποιο βαθμό με το χρόνο. Ο κύριος λόγος είναι ότι το πλαστικό απορροφά τις υπεριώδεις ακτίνες στον ήλιο και η μοριακή αλυσίδα σπάει για να υποβαθμιστεί και να διασταυρωθεί, με αποτέλεσμα αλλαγές στις φυσικές και χημικές ιδιότητες. Η πιο προφανής μακροσκοπική εκδήλωση είναι το κιτρίνισμα του πλαστικού υλικού.

• Διευκόλυνση του άγχους

Διάθλαση του φακού

Το Stress Birefringence (Birefringence) είναι μια οπτική ιδιότητα των υλικών. Ο δείκτης διάθλασης των υλικών σχετίζεται με την κατάσταση πόλωσης και την κατεύθυνση διάδοσης του προσπίπτοντος φωτός. Τα υλικά παρουσιάζουν διαφορετικούς δείκτες διάθλασης για διαφορετικές καταστάσεις πόλωσης. Για ορισμένα συστήματα, αυτή η απόκλιση του δείκτη διάθλασης είναι πολύ μικρή και δεν έχει μεγάλο αντίκτυπο στο σύστημα, αλλά για ορισμένα ειδικά οπτικά συστήματα, αυτή η απόκλιση είναι αρκετή για να προκαλέσει σοβαρή υποβάθμιση της απόδοσης του συστήματος.

Τα ίδια τα πλαστικά υλικά δεν έχουν ανισότροπα χαρακτηριστικά, αλλά η χύτευση με έγχυση πλαστικών θα εισαγάγει διχαλωτά στρες. Ο κύριος λόγος είναι το στρες που εισάγεται κατά τη διάρκεια της χύτευσης με έγχυση και τη διάταξη πλαστικών μακρομορίων μετά την ψύξη. Το στρες είναι γενικά συγκεντρωμένο κοντά στη θύρα έγχυσης, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Η γενική αρχή σχεδιασμού και παραγωγής είναι να ελαχιστοποιηθεί η διχαλωτή τάσης στο οπτικό αποτελεσματικό επίπεδο, το οποίο απαιτεί λογικό σχεδιασμό της δομής του φακού, της μούχλα χύτευσης με έγχυση και των παραμέτρων παραγωγής. Μεταξύ πολλών υλικών, τα υλικά PC είναι πιο επιρρεπείς στο άγχος της διχρωμίας (περίπου 10 φορές μεγαλύτερες από τα υλικά PMMA) και τα υλικά COP, COC και PMMA έχουν χαμηλότερη διχαλωτή στρες.