플라스틱 소재와 사출 성형은 소형 렌즈의 기초입니다. 플라스틱 렌즈의 구조에는 렌즈 재질, 렌즈 배럴, 렌즈 마운트, 스페이서, 차광 시트, 압력 링 재질 등이 포함됩니다.

플라스틱 렌즈용 렌즈 재료에는 여러 유형이 있으며, 모두 본질적으로 플라스틱(고분자 폴리머)입니다. 열가소성 플라스틱은 가열하면 부드러워지고, 냉각되면 단단해지고, 다시 가열하면 부드러워지는 플라스틱입니다. 가열과 냉각을 통해 액체와 고체 상태 사이에 가역적인 변화를 일으키는 물리적 변화입니다. 일부 재료는 더 일찍 발명되었고 일부는 비교적 새로운 것입니다. 일부는 범용 응용 플라스틱이고 일부 재료는 특별히 개발된 광학 플라스틱 재료로 일부 광학 분야에서 보다 구체적으로 사용됩니다.

광학설계에서는 EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 등 다양한 회사의 소재등급을 볼 수 있습니다. 그것들은 모두 특정 유형의 플라스틱 재료에 속하며 다음 유형이 더 일반적이며 출현 시간에 따라 분류합니다.

플라스틱 렌즈

• lPMMA/아크릴:폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리메틸 메타크릴레이트(플렉시유리, 아크릴). 저렴한 가격, 높은 투과율, 높은 기계적 강도로 인해 PMMA는 생활 속에서 가장 널리 사용되는 유리 대체재입니다. 투명판, 투명숟가락, 소형 LED 등 투명 플라스틱의 대부분은 PMMA로 만들어진다. 렌즈 등. PMMA는 1930년대부터 대량 생산되었습니다.
• 추신:폴리스티렌, 폴리스티렌은 무색 투명한 열가소성 플라스틱이자 엔지니어링 플라스틱으로 1930년대부터 대량생산을 시작했다. 우리 생활에서 흔히 볼 수 있는 하얀색 폼박스와 도시락통은 PS 소재로 만들어진 경우가 많습니다.
• PC:폴리카보네이트, 폴리카보네이트 역시 무색 투명한 무정형 열가소성 플라스틱이며 범용 플라스틱이기도 합니다. 1960년대에 들어서야 산업화됐다. PC 소재의 내충격성은 매우 우수하며 일반적인 응용 분야에는 물 디스펜서 버킷, 고글 등이 포함됩니다.
• 엘 경찰 및 COC:고리형 올레핀 중합체(COP), 고리형 올레핀 중합체; 고리형 올레핀 공중합체(COC) 고리형 올레핀 공중합체는 고리 내에 탄소-탄소 이중결합을 갖는 고리 구조를 갖는 비정질 투명 고분자 물질입니다. 고리형 탄화수소는 고리형 올레핀 단량체로부터 자가중합(COP) 또는 공중합(COC)을 통해 만들어집니다. ) 다른 분자(예: 에틸렌)와 결합합니다. COP와 COC의 특성은 거의 동일합니다. 이 자료는 비교적 새로운 자료입니다. 처음 발명되었을 때 일부 광학 관련 응용 분야에 주로 고려되었습니다. 현재는 필름, 광학렌즈, 디스플레이, 의료용(포장병) 산업 등에서 널리 사용되고 있습니다. COP는 1990년경에 산업생산을 완료했고, COC는 2000년 이전에 산업생산을 완료했다.
• l O-PET:광학 폴리에스테르 광학 폴리에스테르 섬유인 O-PET는 2010년대 오사카에서 상용화되었습니다.

광학 재료를 분석할 때 우리는 주로 광학적, 기계적 특성에 관심을 갖습니다.

광학 p로프티

• 굴절률 및 분산

굴절률 및 분산

이 요약 다이어그램에서 볼 수 있듯이 다양한 광학 플라스틱 재료는 기본적으로 두 가지 간격으로 나뉩니다. 한 그룹은 높은 굴절률과 높은 분산입니다. 다른 그룹은 굴절률이 낮고 분산이 낮습니다. 유리 재료의 굴절률 및 분산의 선택 범위를 비교하면 플라스틱 재료의 굴절률 선택 범위가 매우 좁고 모든 광학 플라스틱 재료의 굴절률이 상대적으로 낮다는 것을 알 수 있습니다. 일반적으로 플라스틱 소재의 선택 범위는 더 좁고 상용 소재 등급도 약 10~20개에 불과해 소재 측면에서 광학 설계의 자유도가 크게 제한됩니다.

굴절률은 파장에 따라 다릅니다. 광학 플라스틱 재료의 굴절률은 파장에 따라 증가하고 굴절률은 약간 감소하며 전체적으로 비교적 안정적입니다.

온도에 따른 굴절률 변화 Dn/DT: 광학 플라스틱의 굴절률 온도계수는 유리의 굴절률보다 6~50배 크며, 이는 음의 값으로, 온도가 높아질수록 굴절률이 감소함을 의미합니다. 예를 들어, 546nm의 파장, -20°C ~ 40°C의 경우 플라스틱 재료의 dn/dT 값은 -8 ~ -15X10^–5/°C인 반면, 유리 재료의 값은 NBK7은 3X10^–6/°C입니다.

• 투과율

투과율

이 사진을 보면 대부분의 광학용 플라스틱은 가시광선 대역에서 90% 이상의 투과율을 갖고 있습니다. 또한 가전제품에 흔히 사용되는 850nm 및 940nm의 적외선 대역에 대한 우수한 투과율을 가지고 있습니다. 플라스틱 재료의 투과율도 시간이 지남에 따라 어느 정도 감소합니다. 가장 큰 이유는 플라스틱이 태양광선의 자외선을 흡수하여 분자 사슬이 끊어져 분해, 가교되어 물리적, 화학적 특성이 변화되기 때문입니다. 가장 명백하게 육안으로 나타나는 현상은 플라스틱 재료가 황변되는 것입니다.

• 응력 복굴절

렌즈 굴절

응력 복굴절(복굴절)은 재료의 광학적 특성입니다. 재료의 굴절률은 입사광의 편광 상태 및 전파 방향과 관련이 있습니다. 재료는 다양한 편광 상태에 대해 다양한 굴절률을 나타냅니다. 일부 시스템의 경우 이러한 굴절률 편차가 매우 작아 시스템에 큰 영향을 미치지 않지만 일부 특수 광학 시스템의 경우 이러한 편차는 시스템 성능을 심각하게 저하시키기에 충분합니다.

플라스틱 재료 자체에는 이방성 특성이 없지만 플라스틱을 사출 성형하면 응력 복굴절이 발생합니다. 주된 이유는 사출 성형 중에 발생하는 응력과 냉각 후 플라스틱 거대분자의 배열 때문입니다. 아래 그림과 같이 일반적으로 응력은 주입구 근처에 집중됩니다.

일반적인 설계 및 생산 원리는 광학 유효 평면의 응력 복굴절을 최소화하는 것입니다. 이를 위해서는 렌즈 구조, 사출 성형 금형 및 생산 매개변수의 합리적인 설계가 필요합니다. 여러 재료 중에서 PC 재료는 응력 복굴절이 더 발생하기 쉽고(PMMA 재료보다 약 10배 더 큼) COP, COC 및 PMMA 재료는 응력 복굴절이 더 낮습니다.