Muovimateriaalit ja ruiskuvalu ovat pienoislinssien perusta. Muovilinssin rakenne sisältää linssimateriaalin, linssin säiliön, linssin kiinnityksen, välikappaleen, varjostuslevyn, painerengasmateriaalin jne.

Muovilinssejä varten on olemassa useita erilaisia ​​linssimateriaaleja, jotka kaikki ovat pääosin muovia (korkeamolekyylinen polymeeri). Ne ovat kestomuoveja, muoveja, jotka pehmenevät ja muuttuvat muovisiksi kuumennettaessa, kovettuvat jäähtyessään ja pehmenevät uudelleen kuumennettaessa. Fysikaalinen muutos, joka tuottaa palautuvan muutoksen nestemäisen ja kiinteän tilan välillä käyttämällä lämmitystä ja jäähdytystä. Jotkut materiaalit on keksitty aiemmin ja jotkut ovat suhteellisen uusia. Jotkut ovat yleiskäyttöisiä muoveja, ja jotkut materiaalit ovat erityisesti kehitettyjä optisia muovimateriaaleja, joita käytetään tarkemmin joillakin optisilla aloilla.

Optisessa suunnittelussa saatamme nähdä eri yritysten materiaaliluokat, kuten EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 ja niin edelleen. Ne kaikki kuuluvat tietyntyyppiseen muovimateriaaliin, ja seuraavat tyypit ovat yleisempiä, ja lajittelemme ne ulkoasuajan mukaan:

Muoviset linssit

• l PMMA/akryyli:Poly(metyylimetakrylaatti), polymetyylimetakrylaatti (pleksilasi, akryyli). Halvan hinnan, korkean läpäisevyyden ja korkean mekaanisen lujuutensa ansiosta PMMA on elämän yleisin lasinkorvike. Suurin osa läpinäkyvistä muoveista on valmistettu PMMA:sta, kuten läpinäkyvät lautaset, läpinäkyvät lusikat ja pienet LEDit. linssi jne. PMMA:ta on valmistettu massatuotantona 1930-luvulta lähtien.
• PS:Polystyreeni, polystyreeni, on väritön ja läpinäkyvä kestomuovi sekä tekninen muovi, jota aloitettiin massatuotannossa 1930-luvulla. Monet elämässämme yleisistä valkoisista vaahtomuovilaatikoista ja lounaslaatikoista on valmistettu PS-materiaaleista.
• PC:Polykarbonaatti, polykarbonaatti, on myös väritön ja läpinäkyvä amorfinen kestomuovi, ja se on myös yleiskäyttöinen muovi. Se teollistettiin vasta 1960-luvulla. PC-materiaalin iskunkestävyys on erittäin hyvä, yleisiä sovelluksia ovat vesiannostelijakauhat, suojalasit jne.
• l COP & COC:Syklinen olefiinipolymeeri (COP), Syklinen olefiinipolymeeri; Syklinen olefiinikopolymeeri (COC) Syklinen olefiinikopolymeeri, on amorfinen läpinäkyvä polymeerimateriaali, jolla on rengasrakenne, jossa on hiili-hiili-kaksoissidoksia renkaassa. Sykliset hiilivedyt valmistetaan syklisistä olefiinimonomeereistä itsepolymeroimalla (COP) tai kopolymeroimalla (COC) ) muiden molekyylien (kuten eteenin) kanssa. COP:n ja COC:n ominaisuudet ovat lähes samat. Tämä materiaali on suhteellisen uutta. Kun se ensimmäisen kerran keksittiin, sitä pidettiin pääasiassa joissakin optisissa sovelluksissa. Nyt sitä käytetään laajasti filmi-, optisten linssien, näyttöjen, lääketieteen (pakkauspullojen) teollisuudessa. COP sai teollisen tuotannon päätökseen noin 1990 ja COC ennen vuotta 2000.
• l O-PET:Optinen polyesteri optinen polyesterikuitu, O-PET, kaupallistettiin Osakassa 2010-luvulla.

Optista materiaalia analysoitaessa kiinnitämme huomiota pääasiassa niiden optisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin.

Optinen sominaisuudet

• Taitekerroin ja dispersio

Taitekerroin ja dispersio

Tästä yhteenvetokaaviosta voidaan nähdä, että erilaiset optiset muovimateriaalit jakautuvat periaatteessa kahteen aikaväliin: yksi ryhmä on korkea taitekerroin ja korkea dispersio; toinen ryhmä on alhainen taitekerroin ja alhainen dispersio. Vertaamalla lasimateriaalien valinnaista taitekerroin- ja dispersioaluetta, huomaamme, että muovimateriaalien valinnainen taitekerroinalue on hyvin kapea, ja kaikilla optisilla muovimateriaaleilla on suhteellisen alhainen taitekerroin. Yleisesti ottaen muovimateriaalien valikoima on kapeampi, ja kaupallisia materiaalilaatuja on vain noin 10-20, mikä rajoittaa materiaalien optisen suunnittelun vapautta.

Taitekerroin vaihtelee aallonpituuden mukaan: Optisten muovimateriaalien taitekerroin kasvaa aallonpituuden myötä, taitekerroin pienenee hieman ja kokonaisuus on suhteellisen vakaa.

Taitekerroin muuttuu lämpötilan myötä Dn/DT: Optisten muovien taitekerroin lämpötilakerroin on 6-50 kertaa suurempi kuin lasin, mikä on negatiivinen arvo, mikä tarkoittaa, että lämpötilan noustessa taitekerroin pienenee. Esimerkiksi aallonpituudella 546 nm, -20°C - 40°C, muovimateriaalin dn/dT-arvo on -8 - -15X10^-5/°C, kun taas lasimateriaalin arvo on sitä vastoin. NBK7 on 3X10^-6/°C.

• Läpäisevyys

Läpäisevyys

Viitaten tähän kuvaan, useimpien optisten muovien läpäisykyky näkyvän valon kaistalla on yli 90 %; niillä on myös hyvä läpäisykyky 850 nm ja 940 nm infrapunakaistoille, jotka ovat yleisiä kulutuselektroniikassa. Myös muovimateriaalien läpäisykyky pienenee jonkin verran ajan myötä. Pääsyynä on se, että muovi imee auringon ultraviolettisäteitä ja molekyyliketju katkeaa hajoaakseen ja silloittaen, mikä muuttaa fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Ilmeisin makroskooppinen ilmentymä on muovimateriaalin kellastuminen.

• Stressin kahtaistaittavuus

Linssin taittuminen

Jännityskaksitaitteisuus (Birefringence) on materiaalien optinen ominaisuus. Materiaalien taitekerroin liittyy tulevan valon polarisaatiotilaan ja etenemissuuntaan. Materiaaleilla on erilaiset taitekertoimet eri polarisaatiotiloissa. Joissakin järjestelmissä tämä taitekertoimen poikkeama on hyvin pieni eikä sillä ole suurta vaikutusta järjestelmään, mutta joissakin erityisissä optisissa järjestelmissä tämä poikkeama riittää aiheuttamaan vakavan järjestelmän suorituskyvyn heikkenemisen.

Muovisilla materiaaleilla itsessään ei ole anisotrooppisia ominaisuuksia, mutta muovien ruiskupuristus tuo jännityskaksitaitteen. Pääsyynä on ruiskupuristuksessa syntyvä jännitys ja muovisten makromolekyylien järjestyminen jäähdytyksen jälkeen. Jännitys keskittyy yleensä ruiskutusaukon lähelle, kuten alla olevasta kuvasta näkyy.

Yleinen suunnittelu- ja tuotantoperiaate on minimoida jännityskaksitaitteisuus optisessa tehotasossa, mikä edellyttää linssin rakenteen, ruiskuvalumuotin ja tuotantoparametrien järkevää suunnittelua. Useista materiaaleista PC-materiaalit ovat alttiimpia jännityskaksitaitteille (noin 10 kertaa suurempia kuin PMMA-materiaalit), ja COP-, COC- ja PMMA-materiaaleilla on pienempi jännityskaksitaitaisuus.