Miniaturizētu lēcu pamatā ir plastmasas materiāli un iesmidzināšanas formēšana. Plastmasas lēcas struktūrā ietilpst lēcas materiāls, lēcas cilindrs, lēcas stiprinājums, starplikas, ēnojuma loksne, spiediena gredzena materiāls utt.

Plastmasas lēcām ir vairāki lēcu materiālu veidi, un tie visi būtībā ir plastmasa (augstas molekulmasas polimērs). Tie ir termoplasti, plastmasas, kas karsējot mīkstina un kļūst plastmasa, atdzesējot sacietē un atkal karsējot mīkstina. Fizikāla izmaiņa, kas rada atgriezenisku maiņu starp šķidru un cietu stāvokli, izmantojot karsēšanu un dzesēšanu. Daži materiāli tika izgudroti agrāk, bet citi ir salīdzinoši jauni. Daži ir vispārējas nozīmes plastmasas, bet citi materiāli ir speciāli izstrādāti optiskie plastmasas materiāli, kurus konkrētāk izmanto dažās optikas jomās.

Optiskajā dizainā mēs varam redzēt dažādu uzņēmumu materiālu kategorijas, piemēram, EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 utt. Tās visas pieder pie noteikta veida plastmasas materiāliem, un šādi veidi ir biežāk sastopami, un mēs tos sakārtosim pēc to parādīšanās laika:

Plastmasas lēcas

• l PMMA/akrils:Poli(metilmetakrilāts), polimetilmetakrilāts (pleksiglass, akrils). Pateicoties zemajai cenai, augstajai caurlaidībai un augstajai mehāniskajai izturībai, PMMA ir visizplatītākais stikla aizstājējs dzīvē. Lielākā daļa caurspīdīgo plastmasu ir izgatavotas no PMMA, piemēram, caurspīdīgas šķīvji, caurspīdīgas karotes un mazas gaismas diodes, lēcas utt. PMMA tiek ražots masveidā kopš 20. gs. trīsdesmitajiem gadiem.
• P.S.:Polistirols, polistirols, ir bezkrāsains un caurspīdīgs termoplastisks materiāls, kā arī inženiertehniskā plastmasa, kuras masveida ražošana sākās 20. gs. trīsdesmitajos gados. Daudzas no baltajām putuplasta kastītēm un pusdienu kastītēm, kas ir izplatītas mūsu dzīvē, ir izgatavotas no PS materiāliem.
• Dators:Polikarbonāts jeb polikarbonāts arī ir bezkrāsains un caurspīdīgs amorfs termoplastisks materiāls, un tā ir arī universāla plastmasa. Tā industrializējās tikai 20. gs. sešdesmitajos gados. PC materiāla triecienizturība ir ļoti laba, un to bieži izmanto ūdens dozatoru spainīšos, aizsargbrillēs utt.
• l COP un COC:Cikliskais olefīna polimērs (COP), cikliskais olefīna polimērs; Cikliskais olefīna kopolimērs (COC). Cikliskais olefīna kopolimērs ir amorfs caurspīdīgs polimēra materiāls ar gredzena struktūru un oglekļa-oglekļa dubultsaitēm gredzenā. Cikliskie ogļūdeņraži tiek iegūti no cikliskiem olefīna monomēriem, pašpolimerizējoties (COP) vai kopolimerizējoties (COC) ar citām molekulām (piemēram, etilēnu). COP un COC īpašības ir gandrīz vienādas. Šis materiāls ir salīdzinoši jauns. Kad tas pirmo reizi tika izgudrots, to galvenokārt apsvēra dažiem ar optiku saistītiem pielietojumiem. Tagad to plaši izmanto plēvju, optisko lēcu, displeju, medicīnas (iepakojuma pudeļu) nozarēs. COP rūpnieciskā ražošana tika pabeigta ap 1990. gadu, bet COC rūpnieciskā ražošana tika pabeigta pirms 2000. gada.
• l O-PET:Optiskā poliestera optiskā poliestera šķiedra O-PET tika komercializēta Osakā 2010. gados.

Analizējot optisko materiālu, mēs galvenokārt pievēršam uzmanību to optiskajām un mehāniskajām īpašībām.

Optiskais pīpašības

• Refrakcijas indekss un dispersija

Refrakcijas indekss un dispersija

No šīs kopsavilkuma diagrammas var redzēt, ka dažādi optiskie plastmasas materiāli pamatā iedalās divos intervālos: viena grupa ir augsts refrakcijas indekss un augsta dispersija; otra grupa ir zems refrakcijas indekss un zema dispersija. Salīdzinot stikla materiālu refrakcijas indeksa un dispersijas izvēles diapazonu, mēs atklāsim, ka plastmasas materiālu refrakcijas indeksa izvēles diapazons ir ļoti šaurs, un visiem optiskajiem plastmasas materiāliem ir relatīvi zems refrakcijas indekss. Kopumā plastmasas materiālu izvēles klāsts ir šaurāks, un ir tikai aptuveni 10 līdz 20 komerciālo materiālu klašu, kas lielā mērā ierobežo optiskā dizaina brīvību materiālu ziņā.

Refrakcijas indekss mainās atkarībā no viļņa garuma: optisko plastmasas materiālu refrakcijas indekss palielinās līdz ar viļņa garumu, refrakcijas indekss nedaudz samazinās, un kopumā tas ir relatīvi stabils.

Refrakcijas indeksa izmaiņas atkarībā no temperatūras Dn/DT: Optisko plastmasu refrakcijas indeksa temperatūras koeficients ir 6 līdz 50 reizes lielāks nekā stiklam, kas ir negatīva vērtība, kas nozīmē, ka, palielinoties temperatūrai, refrakcijas indekss samazinās. Piemēram, ja viļņa garums ir 546 nm un temperatūra ir no -20 °C līdz 40 °C, plastmasas materiāla dn/dT vērtība ir no -8 līdz -15X10^–5/°C, savukārt stikla materiāla NBK7 vērtība ir 3X10^–6/°C.

• Caurlaidība

Caurlaidība

Atsaucoties uz šo attēlu, lielākajai daļai optisko plastmasu caurlaidība redzamās gaismas joslā pārsniedz 90%; tām ir arī laba caurlaidība infrasarkanajā 850 nm un 940 nm joslās, kas ir izplatītas patēriņa elektronikā. Plastmasas materiālu caurlaidība laika gaitā zināmā mērā samazinās. Galvenais iemesls ir tas, ka plastmasa absorbē saules ultravioletos starus, un molekulārā ķēde pārtrūkst, noārdoties un veidojot šķērssavienojumus, kā rezultātā mainās fizikālās un ķīmiskās īpašības. Visacīmredzamākā makroskopiskā izpausme ir plastmasas materiāla dzeltēšana.

• Stresa divkāršā laušana

Lēcas refrakcija

Sprieguma dubultlaušana (Birefringence) ir materiālu optiska īpašība. Materiālu laušanas indekss ir saistīts ar krītošās gaismas polarizācijas stāvokli un izplatīšanās virzienu. Materiāliem ir atšķirīgi laušanas indeksi dažādos polarizācijas stāvokļos. Dažām sistēmām šī laušanas indeksa novirze ir ļoti maza un tai nav lielas ietekmes uz sistēmu, bet dažām īpašām optiskām sistēmām šī novirze ir pietiekama, lai izraisītu nopietnu sistēmas veiktspējas pasliktināšanos.

Pašiem plastmasas materiāliem nepiemīt anizotropiskas īpašības, taču plastmasas iesmidzināšanas formēšana rada sprieguma dubultlaušanu. Galvenais iemesls ir spriegums, kas rodas iesmidzināšanas formēšanas laikā, un plastmasas makromolekulu izvietojums pēc atdzesēšanas. Spriegums parasti koncentrējas iesmidzināšanas atveres tuvumā, kā parādīts attēlā zemāk.

Vispārējais projektēšanas un ražošanas princips ir samazināt sprieguma dubultlaušanu optiskajā efektīvajā plaknē, kas prasa saprātīgu lēcas struktūras, iesmidzināšanas formēšanas veidnes un ražošanas parametru projektēšanu. Starp vairākiem materiāliem PC materiāli ir vairāk pakļauti sprieguma dubultlaušanai (apmēram 10 reizes lielāka nekā PMMA materiāli), un COP, COC un PMMA materiāliem ir zemāka sprieguma dubultlaušana.