Los materiales plásticos y el moldeo por inyección son la base de las lentes miniaturizadas. La estructura de la lente de plástico incluye el material de la lente, el cilindro de la lente, la montura de la lente, el espaciador, la lámina de sombreado, el material del anillo de presión, etc.

Existen varios tipos de materiales para lentes de plástico, todos los cuales son esencialmente plástico (polímero de alto peso molecular). Son termoplásticos, plásticos que se ablandan y se vuelven plásticos cuando se calientan, se endurecen cuando se enfrían y se ablandan cuando se vuelven a calentar. Un cambio físico que produce un cambio reversible entre los estados líquido y sólido mediante calentamiento y enfriamiento. Algunos materiales se inventaron antes y otros son relativamente nuevos. Algunos son plásticos de aplicaciones de uso general y algunos materiales son materiales plásticos ópticos especialmente desarrollados, que se utilizan más específicamente en algunos campos ópticos.

En diseño óptico, podemos ver los grados de materiales de varias empresas, como EP8000, K26R, APL5015, OKP-1, etc. Todos pertenecen a un determinado tipo de material plástico, siendo los más comunes los siguientes tipos, que los clasificaremos según su tiempo de aparición:

Las lentes de plastico

• PMMA/Acrílico:Poli(metacrilato de metilo), polimetacrilato de metilo (plexiglás, acrílico). Debido a su bajo precio, alta transmitancia y alta resistencia mecánica, el PMMA es el sustituto del vidrio más común en la vida. La mayoría de los plásticos transparentes están hechos de PMMA, como platos transparentes, cucharas transparentes y pequeños LED. lentes, etc. El PMMA se produce en masa desde la década de 1930.
• PD:El poliestireno, el poliestireno, es un termoplástico incoloro y transparente, además de un plástico de ingeniería, cuya producción en masa comenzó en la década de 1930. Muchas de las cajas de espuma y loncheras blancas que son habituales en nuestras vidas están hechas de materiales PS.
• ORDENADOR PERSONAL:El policarbonato, policarbonato, también es un termoplástico amorfo incoloro y transparente, y también es un plástico de uso general. No se industrializó hasta los años 1960. La resistencia al impacto del material de PC es muy buena; las aplicaciones comunes incluyen cubos dispensadores de agua, gafas protectoras, etc.
• COP y COC:Polímero de olefina cíclica (COP), Polímero de olefina cíclica; Copolímero de olefina cíclica (COC) El copolímero de olefina cíclica es un material polimérico transparente amorfo con una estructura de anillo, con dobles enlaces carbono-carbono en el anillo. Los hidrocarburos cíclicos se obtienen a partir de monómeros de olefina cíclica mediante autopolimerización (COP) o copolimerización (COC). ) con otras moléculas (como el etileno). Las características de COP y COC son casi las mismas. Este material es relativamente nuevo. Cuando se inventó por primera vez, se consideró principalmente para algunas aplicaciones relacionadas con la óptica. Ahora se usa ampliamente en las industrias de películas, lentes ópticas, pantallas y medicina (botellas de embalaje). COP completó su producción industrial alrededor de 1990 y COC completó su producción industrial antes de 2000.
• l O-PET:La fibra de poliéster óptico de poliéster, O-PET, se comercializó en Osaka en la década de 2010.

Al analizar un material óptico, nos preocupamos principalmente por sus propiedades ópticas y mecánicas.

p ópticopropiedades

• Índice de refracción y dispersión

Índice de refracción y dispersión.

En este diagrama resumido se puede ver que los diferentes materiales plásticos ópticos se dividen básicamente en dos intervalos: un grupo es de alto índice de refracción y alta dispersión; el otro grupo es de bajo índice de refracción y baja dispersión. Al comparar el rango opcional de índice de refracción y la dispersión de materiales de vidrio, encontraremos que el rango opcional de índice de refracción de materiales plásticos es muy estrecho y todos los materiales plásticos ópticos tienen un índice de refracción relativamente bajo. En general, la gama de opciones para los materiales plásticos es más reducida y sólo existen entre 10 y 20 calidades de materiales comerciales, lo que limita en gran medida la libertad del diseño óptico en términos de materiales.

El índice de refracción varía con la longitud de onda: el índice de refracción de los materiales plásticos ópticos aumenta con la longitud de onda, el índice de refracción disminuye ligeramente y en general es relativamente estable.

El índice de refracción cambia con la temperatura Dn/DT: El coeficiente de temperatura del índice de refracción de los plásticos ópticos es de 6 a 50 veces mayor que el del vidrio, lo cual es un valor negativo, lo que significa que a medida que aumenta la temperatura, el índice de refracción disminuye. Por ejemplo, para una longitud de onda de 546 nm, de -20°C a 40°C, el valor dn/dT del material plástico es de -8 a -15X10^–5/°C, mientras que, por el contrario, el valor del material de vidrio NBK7 es 3X10^–6/°C.

• Transmitancia

la transmitancia

En referencia a esta imagen, la mayoría de los plásticos ópticos tienen una transmitancia de más del 90% en la banda de luz visible; también tienen una buena transmitancia para las bandas infrarrojas de 850 nm y 940 nm, que son comunes en la electrónica de consumo. La transmitancia de los materiales plásticos también disminuirá hasta cierto punto con el tiempo. La razón principal es que el plástico absorbe los rayos ultravioleta del sol y la cadena molecular se rompe para degradarse y entrecruzarse, lo que provoca cambios en las propiedades físicas y químicas. La manifestación macroscópica más evidente es el color amarillento del material plástico.

• Birrefringencia de estrés

Refracción de la lente

La birrefringencia de tensión (birrefringencia) es una propiedad óptica de los materiales. El índice de refracción de los materiales está relacionado con el estado de polarización y la dirección de propagación de la luz incidente. Los materiales exhiben diferentes índices de refracción para diferentes estados de polarización. Para algunos sistemas, esta desviación del índice de refracción es muy pequeña y no tiene un gran impacto en el sistema, pero para algunos sistemas ópticos especiales, esta desviación es suficiente para causar una degradación grave del rendimiento del sistema.

Los materiales plásticos en sí no tienen características anisotrópicas, pero el moldeo por inyección de plásticos introducirá birrefringencia por tensión. La razón principal es la tensión introducida durante el moldeo por inyección y la disposición de las macromoléculas de plástico después del enfriamiento. La tensión generalmente se concentra cerca del puerto de inyección, como se muestra en la figura siguiente.

El principio general de diseño y producción es minimizar la birrefringencia de tensión en el plano óptico efectivo, lo que requiere un diseño razonable de la estructura de la lente, el molde de moldeo por inyección y los parámetros de producción. Entre varios materiales, los materiales de PC son más propensos a la birrefringencia por tensión (aproximadamente 10 veces más grande que los materiales de PMMA), y los materiales COP, COC y PMMA tienen una birrefringencia por tensión más baja.