Plastični materijali i injekcijsko prešanje osnova su minijaturiziranih leća. Struktura plastične leće uključuje materijal leće, cijev leće, bajonet leće, razmaknicu, zasjenjenu foliju, materijal pritisnog prstena itd.

Postoji nekoliko vrsta materijala za leće za plastične leće, a svi su u biti plastični (visokomolekularni polimer). To su termoplasti, plastike koje omekšaju i postaju plastične kada se zagrijavaju, stvrdnu kada se ohlade i omekšaju kada se ponovno zagriju. Fizička promjena koja proizvodi reverzibilnu promjenu između tekućeg i krutog stanja pomoću zagrijavanja i hlađenja. Neki materijali su izumljeni ranije, a neki su relativno novi. Neki su plastični materijali opće namjene, a neki su materijali posebno razvijeni optički plastični materijali koji se specifičnije koriste u nekim optičkim područjima.

U optičkom dizajnu možemo vidjeti stupnjeve materijala raznih tvrtki, kao što su EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 i tako dalje. Svi oni pripadaju određenoj vrsti plastičnog materijala, a češći su sljedeći tipovi koje ćemo razvrstati prema vremenu nastanka:

Plastične leće

• l PMMA/akril:Poli(metil metakrilat), polimetil metakrilat (pleksiglas, akril). Zbog niske cijene, visoke propusnosti i visoke mehaničke čvrstoće, PMMA je najčešća zamjena za staklo u životu. Većina prozirne plastike izrađena je od PMMA, kao što su prozirni tanjuri, prozirne žlice i male LED diode. leća itd. PMMA se masovno proizvodi od 1930-ih.
• P.S:Polistiren, polistiren, je bezbojna i prozirna termoplastika, kao i inženjerska plastika, koja se počela masovno proizvoditi 1930-ih. Mnoge bijele pjenaste kutije i kutije za ručak koje su uobičajene u našim životima izrađene su od PS materijala.
• PC:Polikarbonat, polikarbonat, također je bezbojna i prozirna amorfna termoplastika, a također je plastika opće namjene. Industrijaliziran je tek 1960-ih. Otpornost PC materijala na udarce je vrlo dobra, uobičajene primjene uključuju kante za vodu, naočale itd.
• l COP & COC:Cyclic olefin Polymer (COP), ciklički olefinski polimer; Ciklički olefinski kopolimer (COC) Ciklički olefinski kopolimer je amorfni prozirni polimerni materijal s prstenastom strukturom, s dvostrukim vezama ugljik-ugljik u prstenu. Ciklički ugljikovodici nastaju od cikličkih olefinskih monomera samopolimerizacijom (COP) ili kopolimerizacijom (COC ) s drugim molekulama (kao što je etilen). Karakteristike COP-a i COC-a gotovo su iste. Ovaj materijal je relativno nov. Kada je prvi put izumljen, uglavnom je razmatran za neke optičke primjene. Sada se naširoko koristi u industriji filmova, optičkih leća, zaslona, ​​medicinskih (pakiranje boca). COP je završio industrijsku proizvodnju oko 1990. godine, a COC je završio industrijsku proizvodnju prije 2000. godine.
• l O-PET:Optičko poliestersko optičko poliestersko vlakno, O-PET, komercijalizirano je u Osaki 2010-ih.

Kada analiziramo optički materijal, uglavnom se bavimo njihovim optičkim i mehaničkim svojstvima.

Optički strsvojstva

• Indeks loma i disperzija

Indeks loma i disperzija

Iz ovog sažetog dijagrama može se vidjeti da različiti optički plastični materijali u osnovi spadaju u dva intervala: jedna skupina je visok indeks loma i visoka disperzija; druga skupina je nizak indeks loma i niska disperzija. Uspoređujući izborni raspon indeksa loma i disperzije staklenih materijala, otkrit ćemo da je izborni raspon indeksa loma plastičnih materijala vrlo uzak, a svi optički plastični materijali imaju relativno nizak indeks loma. Općenito govoreći, raspon mogućnosti za plastične materijale je uži, a postoji samo oko 10 do 20 komercijalnih razreda materijala, što uvelike ograničava slobodu optičkog dizajna u pogledu materijala.

Indeks loma varira s valnom duljinom: Indeks loma optičkih plastičnih materijala raste s valnom duljinom, indeks loma blago opada, a ukupni je relativno stabilan.

Indeks loma se mijenja s temperaturom Dn/DT: Temperaturni koeficijent indeksa loma optičke plastike je 6 puta do 50 puta veći od stakla, što je negativna vrijednost, što znači da s povećanjem temperature indeks loma opada. Na primjer, za valnu duljinu od 546 nm, -20°C do 40°C, dn/dT vrijednost plastičnog materijala je -8 do -15X10^–5/°C, dok je za razliku od toga vrijednost staklenog materijala NBK7 je 3X10^–6/°C.

• Prijenosnost

Transmisija

Pozivajući se na ovu sliku, većina optičke plastike ima propusnost veću od 90% u pojasu vidljive svjetlosti; također imaju dobru propusnost za infracrvene pojaseve od 850nm i 940nm, koji su uobičajeni u potrošačkoj elektronici. Propusnost plastičnih materijala također će se s vremenom u određenoj mjeri smanjiti. Glavni razlog je taj što plastika apsorbira ultraljubičaste zrake na suncu, a molekularni lanac se prekida kako bi se razgradio i povezao, što rezultira promjenama u fizičkim i kemijskim svojstvima. Najočitija makroskopska manifestacija je žućenje plastičnog materijala.

• Dvolomljenje naprezanja

Lom leće

Dvolom naprezanja (Birefringence) je optičko svojstvo materijala. Indeks loma materijala povezan je sa stanjem polarizacije i smjerom širenja upadne svjetlosti. Materijali pokazuju različite indekse loma za različita stanja polarizacije. Za neke sustave, ovo odstupanje indeksa loma je vrlo malo i nema veliki utjecaj na sustav, ali za neke posebne optičke sustave, ovo odstupanje je dovoljno da izazove ozbiljno pogoršanje performansi sustava.

Sami plastični materijali nemaju anizotropna svojstva, ali injekcijsko prešanje plastike dovest će do dvoloma naprezanja. Glavni razlog je naprezanje uneseno tijekom injekcijskog prešanja i raspored plastičnih makromolekula nakon hlađenja. Naprezanje je općenito koncentrirano u blizini otvora za ubrizgavanje, kao što je prikazano na donjoj slici.

Općenito načelo dizajna i proizvodnje je minimiziranje dvoloma naprezanja u optičkoj efektivnoj ravnini, što zahtijeva razuman dizajn strukture leće, kalupa za injekcijsko prešanje i proizvodnih parametara. Među nekoliko materijala, PC materijali skloniji su dvolomu od naprezanja (oko 10 puta veći od PMMA materijala), a materijali COP, COC i PMMA imaju niži dvolom kod naprezanja.