Miniatuursete läätsede aluseks on plastmaterjalid ja survevalu. Plastläätse struktuur hõlmab läätsematerjali, läätse korpust, läätse kinnitust, vahetükki, varjutuslehte, surverõnga materjali jne.

Plastläätsede jaoks on mitut tüüpi läätsematerjale, mis kõik on sisuliselt plastist (kõrgmolekulaarsest polümeerist). Need on termoplastid, plastid, mis kuumutamisel pehmenevad ja muutuvad plastiks, jahutamisel kõvaks ja uuesti kuumutamisel pehmenevad. Füüsikaline muutus, mis tekitab kuumutamise ja jahutamise abil pöörduva muutuse vedela ja tahke oleku vahel. Mõned materjalid leiutati varem ja mõned on suhteliselt uued. Mõned on üldotstarbelised plastid ja mõned materjalid on spetsiaalselt välja töötatud optilised plastmaterjalid, mida kasutatakse spetsiifilisemalt mõnes optikavaldkonnas.

Optilise disaini puhul võime näha erinevate ettevõtete materjaliklasse, näiteks EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 jne. Need kõik kuuluvad teatud tüüpi plastmaterjalide hulka ja järgmised tüübid on levinumad ning me sorteerime need vastavalt nende ilmumisajale:

Plastklaasid

• l PMMA/akrüül:Polü(metüülmetakrülaat), polümetüülmetakrülaat (pleksiklaas, akrüül). Tänu oma odavale hinnale, kõrgele läbilaskvusele ja suurele mehaanilisele tugevusele on PMMA elus kõige levinum klaasiasendaja. Enamik läbipaistvaid plaste on valmistatud PMMA-st, näiteks läbipaistvad taldrikud, läbipaistvad lusikad ja väikesed LED-id, läätsed jne. PMMA-d on masstootmises olnud alates 1930. aastatest.
• Järelkiri:Polüstüreen ehk polüstüreen on värvitu ja läbipaistev termoplast, samuti tehniliste materjalide plast, mille masstootmine algas 1930. aastatel. Paljud meie elus levinud valged vahtkarbid ja lõunakarbid on valmistatud PS-materjalidest.
• Arvuti:Polükarbonaat ehk polükarbonaat on samuti värvitu ja läbipaistev amorfne termoplast ning samuti üldotstarbeline plast. See tööstuslikult toodeti alles 1960. aastatel. PC-materjali löögikindlus on väga hea ja seda kasutatakse sageli veejagajate ämbrites, kaitseprillides jne.
• COP ja COC:Tsükliline olefiinpolümeer (COP), tsükliline olefiinpolümeer; tsükliline olefiinkopolümeer (COC). Tsükliline olefiinkopolümeer on amorfne läbipaistev polümeermaterjal, millel on tsükliline struktuur ja süsinik-süsinik kaksiksidemed. Tsüklilised süsivesinikud valmistatakse tsüklilistest olefiinmonomeeridest isepolümerisatsiooni (COP) või kopolümerisatsiooni (COC) teel teiste molekulidega (näiteks etüleeniga). COP-i ja COC-i omadused on peaaegu samad. See materjal on suhteliselt uus. Kui see esmakordselt leiutati, kaaluti seda peamiselt optikaga seotud rakenduste jaoks. Nüüd kasutatakse seda laialdaselt kile-, optiliste läätsede, ekraanide ja meditsiini (pakendipudelite) tööstuses. COP lõpetas tööstusliku tootmise umbes 1990. aastal ja COC lõpetas tööstusliku tootmise enne 2000. aastat.
• l O-PET:Optiline polüesterkiud (O-PET) tuli Osakas turule 2010. aastatel.

Optilise materjali analüüsimisel pöörame tähelepanu peamiselt selle optilistele ja mehaanilistele omadustele.

Optiline poskused

• Murdumisnäitaja ja dispersioon

Murdumisnäitaja ja dispersioon

Sellest kokkuvõtlikust diagrammist on näha, et erinevad optilised plastmaterjalid jagunevad põhimõtteliselt kahte vahemikku: üks rühm on kõrge murdumisnäitaja ja kõrge dispersiooniga; teine ​​rühm on madal murdumisnäitaja ja madal dispersioon. Klaasmaterjalide murdumisnäitaja ja dispersiooni valikuliste vahemike võrdlemisel leiame, et plastmaterjalide murdumisnäitaja valikuline vahemik on väga kitsas ja kõigil optilistel plastmaterjalidel on suhteliselt madal murdumisnäitaja. Üldiselt on plastmaterjalide valikuvõimalused kitsamad ja kaubanduslikke materjaliklasse on vaid umbes 10–20, mis piirab suuresti optilise disaini vabadust materjalide osas.

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

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

• Läbilaskvus

Läbilaskvus

Sellele pildile viidates on enamiku optiliste plastide läbilaskvus nähtava valguse sagedusalas üle 90%; neil on ka hea läbilaskvus infrapunakiirguse sagedusalades 850 nm ja 940 nm, mis on tarbeelektroonikas tavalised. Plastmaterjalide läbilaskvus väheneb aja jooksul teatud määral. Peamine põhjus on see, et plastik neelab päikese käes ultraviolettkiiri ning molekulaarne ahel puruneb, laguneb ja ristseostub, mille tulemuseks on füüsikaliste ja keemiliste omaduste muutused. Kõige ilmsemaks makroskoopiliseks ilminguks on plastmaterjali kollasus.

• Pinge kahekordne murdumine

Läätse refraktsioon

Pingekahekordne murdumine (Biferingence) on materjalide optiline omadus. Materjalide murdumisnäitaja on seotud langeva valguse polarisatsiooniastme ja levimissuunaga. Materjalidel on erinevate polarisatsiooniastmete korral erinevad murdumisnäitajad. Mõne süsteemi puhul on see murdumisnäitaja hälve väga väike ega avalda süsteemile suurt mõju, kuid teatud spetsiaalsete optiliste süsteemide puhul on see hälve piisav, et põhjustada süsteemi jõudluse tõsist halvenemist.

Plastmaterjalidel endil ei ole anisotroopseid omadusi, kuid plastide survevaluvormimine tekitab pingekahekordse murdumise. Peamine põhjus on survevaluvormimisel tekkiv pinge ja plastmakromolekulide paigutus pärast jahutamist. Pinged koonduvad üldiselt sissepritseava lähedale, nagu on näidatud alloleval joonisel.

Üldine projekteerimis- ja tootmispõhimõte on minimeerida pingekahekordset murdumist optilisel efektiivsel tasapinnal, mis nõuab läätse struktuuri, survevaluvormi ja tootmisparameetrite mõistlikku disaini. Mitmete materjalide hulgas on PC-materjalid pingekahekordse murdumise suhtes altid (umbes 10 korda suuremad kui PMMA-materjalid) ning COP-, COC- ja PMMA-materjalidel on madalam pingekahekordne murdumine.