Plastmaterjalid ja survevalu on miniatuursete läätsede aluseks. Plastist läätse struktuur sisaldab läätse materjali, objektiivi silindrit, objektiivi kinnitust, vahetükki, varjutuslehte, surverõnga materjali jne.

Plastläätsede jaoks on mitut tüüpi läätsede materjale, mis kõik on sisuliselt plastist (kõrgmolekulaarne polümeer). Need on termoplastid, plastid, mis kuumutamisel pehmenevad ja muutuvad plastiliseks, jahutamisel kõvenevad ja uuesti kuumutamisel pehmenevad. Füüsiline muutus, mis tekitab kuumutamise ja jahutamise abil pöörduva muutuse vedela ja tahke oleku vahel. Mõned materjalid leiutati varem ja mõned on suhteliselt uued. Mõned neist on üldotstarbelised plastid ja mõned materjalid on spetsiaalselt välja töötatud optilised plastmaterjalid, mida kasutatakse konkreetsemalt mõnes optilises valdkonnas.

Optilise disaini puhul võime näha erinevate ettevõtete materjaliklasse, nagu EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 ja nii edasi. Need kõik kuuluvad teatud tüüpi plastmaterjalide hulka ja levinumad on järgmised tüübid ning sorteerime need välimuse aja järgi:

Plastist läätsed

• l PMMA/akrüül:Polü(metüülmetakrülaat), polümetüülmetakrülaat (pleksiklaas, akrüül). Odava hinna, kõrge läbilaskvuse ja suure mehaanilise tugevuse tõttu on PMMA elus kõige levinum klaasiasendaja. Enamik läbipaistvatest plastidest on valmistatud PMMA-st, näiteks läbipaistvad plaadid, läbipaistvad lusikad ja väikesed LED-id. objektiiv jne. PMMA-d on massiliselt toodetud alates 1930. aastatest.
• PS:Polüstüreen, polüstüreen, on värvitu ja läbipaistev termoplast, samuti insenerplast, mille masstootmist alustati 1930. aastatel. Paljud meie elus levinud valged vahtkarbid ja lõunakarbid on valmistatud PS-materjalidest.
• PC:Polükarbonaat, polükarbonaat, on samuti värvitu ja läbipaistev amorfne termoplast ning see on ka üldkasutatav plast. See industrialiseeriti alles 1960. aastatel. PC-materjali löögikindlus on väga hea, levinumate rakenduste hulka kuuluvad veeautomaati ämbrid, kaitseprillid jne.
• l COP & COC:Tsükliline olefiinpolümeer (COP), tsükliline olefiinpolümeer; Tsükliline olefiinkopolümeer (COC) Tsükliline olefiinkopolümeer, on tsüklilise struktuuriga amorfne läbipaistev polümeermaterjal, mille tsüklis on süsinik-süsinik kaksiksidemed Tsüklilised süsivesinikud on valmistatud tsüklilistest olefiinmonomeeridest isepolümerisatsiooni (COP) või kopolümerisatsiooni (COC) teel. ) teiste molekulidega (näiteks etüleeniga). COP ja COC omadused on peaaegu samad. See materjal on suhteliselt uus. Kui see esmakordselt leiutati, peeti seda peamiselt mõne optikaga seotud rakenduse jaoks. Nüüd kasutatakse seda laialdaselt filmi-, optiliste läätsede, ekraanide, meditsiini (pakendipudelite) tööstuses. COP lõpetas tööstusliku tootmise umbes 1990. aastal ja COC lõpetas tööstustootmise enne 2000. aastat.
• l O-PET:Optiline polüester optiline polüesterkiud, O-PET, turustati Osakas 2010. aastatel.

Optilise materjali analüüsimisel keskendume peamiselt nende optilistele ja mehaanilistele omadustele.

Optiline lkomadused

• Murdumisnäitaja ja dispersioon

Murdumisnäitaja ja dispersioon

Sellest kokkuvõtlikust diagrammist on näha, et erinevad optilised plastmaterjalid jagunevad põhimõtteliselt kahte intervalli: üks rühm on kõrge murdumisnäitaja ja kõrge dispersioon; teine ​​rühm on madal murdumisnäitaja ja madal dispersioon. Võrreldes klaasimaterjalide murdumisnäitaja ja dispersiooni valikulist vahemikku, leiame, et plastmaterjalide valikuline murdumisnäitaja vahemik on väga kitsas ja kõigil optilistel plastmaterjalidel on suhteliselt madal murdumisnäitaja. Üldiselt on plastmaterjalide valikuvõimalused kitsamad ja müügil on ainult umbes 10–20 kaubaklassi, mis piirab suuresti optilise disaini vabadust materjalide osas.

Murdumisnäitaja varieerub sõltuvalt lainepikkusest: optiliste plastmaterjalide murdumisnäitaja suureneb lainepikkusega, murdumisnäitaja väheneb veidi ja üldiselt on see suhteliselt stabiilne.

Murdumisnäitaja muutub temperatuuriga Dn/DT: Optiliste plastide murdumisnäitaja temperatuuritegur on 6 korda kuni 50 korda suurem kui klaasil, mis on negatiivne väärtus, mis tähendab, et temperatuuri tõustes murdumisnäitaja väheneb. Näiteks lainepikkusel 546 nm, -20°C kuni 40°C, on plastmaterjali dn/dT väärtus -8 kuni -15X10^-5/°C, samas kui klaasmaterjali väärtus on vastupidi. NBK7 on 3X10^–6/°C.

• Läbilaskvus

Läbilaskvus

Sellele pildile viidates on enamiku optiliste plastide läbilaskvus nähtava valguse ribas üle 90%; neil on ka hea läbilaskvus olmeelektroonikas levinud infrapunaribadele 850nm ja 940nm. Aja jooksul väheneb teatud määral ka plastmaterjalide läbilaskvus. Peamine põhjus on selles, et plast neelab päikese käes ultraviolettkiirgust ning molekulaarahel katkeb lagunemiseks ja ristsidestamiseks, mille tulemuseks on füüsikaliste ja keemiliste omaduste muutumine. Kõige ilmsem makroskoopiline ilming on plastmaterjali kollasus.

• Stressi kahekordne murdumine

Objektiivi murdumine

Stressi kahemurduvus (Birefringence) on materjalide optiline omadus. Materjalide murdumisnäitaja on seotud langeva valguse polarisatsiooni oleku ja levimissuunaga. Materjalidel on erinevate polarisatsiooniolekute jaoks erinevad murdumisnäitajad. Mõne süsteemi puhul on see murdumisnäitaja hälve väga väike ega avalda süsteemile suurt mõju, kuid mõne spetsiaalse optilise süsteemi puhul on see kõrvalekalle piisav, et põhjustada süsteemi jõudluse tõsist halvenemist.

Plastmaterjalidel endal ei ole anisotroopseid omadusi, kuid plasti survevalu toob kaasa pinge kahemurdumise. Peamine põhjus on survevalu käigus tekkiv pinge ja plastist makromolekulide paigutus pärast jahutamist. Pinge on üldiselt koondunud süstimisava lähedusse, nagu on näidatud alloleval joonisel.

Üldine projekteerimise ja tootmise põhimõte on minimeerida pinge kahemurduvust optilises efektiivses tasapinnas, mis nõuab objektiivi struktuuri, survevaluvormi ja tootmisparameetrite mõistlikku disaini. Mitmete materjalide hulgas on PC-materjalid pingelise kahemurdvuse suhtes kalduvamad (umbes 10 korda suuremad kui PMMA-materjalid) ning COP-, COC- ja PMMA-materjalidel on väiksem pinge kahemurdumine.