Kunststof materialen en spuitgieten vormen de basis voor geminiaturiseerde lenzen. De structuur van de plastic lens omvat lensmateriaal, lenscilinder, lensvatting, afstandsstuk, schaduwblad, drukringmateriaal, enz.

Er zijn verschillende soorten lensmaterialen voor plastic lenzen, die allemaal in wezen van plastic zijn (hoogmoleculair polymeer). Het zijn thermoplasten, kunststoffen die zacht worden en plastisch worden bij verhitting, uitharden bij afkoeling en weer zacht worden bij verhitting. Een fysieke verandering die een omkeerbare verandering tussen vloeibare en vaste toestand veroorzaakt door middel van verwarming en koeling. Sommige materialen zijn eerder uitgevonden en sommige zijn relatief nieuw. Sommige zijn kunststoffen voor algemene doeleinden, en sommige materialen zijn speciaal ontwikkelde optische kunststofmaterialen, die specifieker worden gebruikt in sommige optische velden.

Bij optisch ontwerp kunnen we de materiaalkwaliteiten van verschillende bedrijven tegenkomen, zoals EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 enzovoort. Ze behoren allemaal tot een bepaald type plastic materiaal, en de volgende typen komen vaker voor, en we zullen ze sorteren op basis van hun verschijningstijd:

De kunststof lenzen

• l PMMA/Acryl:Poly(methylmethacrylaat), polymethylmethacrylaat (plexiglas, acryl). Vanwege de goedkope prijs, hoge doorlaatbaarheid en hoge mechanische sterkte is PMMA de meest voorkomende glasvervanger in het leven. De meeste transparante kunststoffen zijn gemaakt van PMMA, zoals transparante platen, transparante lepels en kleine LED's. lens enz. PMMA wordt sinds de jaren dertig in massa geproduceerd.
• PS:Polystyreen, polystyreen, is een kleurloze en transparante thermoplastische kunststof, evenals een technische kunststof, die in de jaren dertig met massaproductie begon. Veel van de witte schuimdozen en lunchdozen die in ons leven gebruikelijk zijn, zijn gemaakt van PS-materialen.
• PC:Polycarbonaat, polycarbonaat, is ook een kleurloze en transparante amorfe thermoplast, en het is ook een kunststof voor algemeen gebruik. Pas in de jaren zestig werd het geïndustrialiseerd. De slagvastheid van PC-materiaal is zeer goed, veel voorkomende toepassingen zijn waterdispenser-emmers, veiligheidsbrillen, enz.
• COP & COC:Cyclisch olefinepolymeer (COP), Cyclisch olefinepolymeer; Cyclisch olefinecopolymeer (COC) Cyclisch olefinecopolymeer, is een amorf transparant polymeermateriaal met een ringstructuur, met dubbele koolstof-koolstofbindingen in de ring. De cyclische koolwaterstoffen worden gemaakt van cyclische olefinemonomeren door zelfpolymerisatie (COP) of copolymerisatie (COC). ) met andere moleculen (zoals ethyleen). De kenmerken van COP en COC zijn vrijwel hetzelfde. Dit materiaal is relatief nieuw. Toen het voor het eerst werd uitgevonden, werd het vooral overwogen voor een aantal optisch gerelateerde toepassingen. Nu wordt het veel gebruikt in de film-, optische lens-, display-, medische (verpakkingsflessen) industrie. COP voltooide de industriële productie rond 1990, en COC voltooide de industriële productie vóór 2000.
• l O-PET:Optische polyester optische polyestervezel, O-PET, werd in de jaren 2010 in Osaka op de markt gebracht.

Bij het analyseren van een optisch materiaal houden we ons vooral bezig met hun optische en mechanische eigenschappen.

Optisch Pagtouwtjes

• Brekingsindex en spreiding

Brekingsindex en dispersie

Uit dit samenvattende diagram blijkt dat verschillende optische plastic materialen in principe in twee intervallen vallen: de ene groep heeft een hoge brekingsindex en een hoge dispersie; de andere groep heeft een lage brekingsindex en lage dispersie. Als we het optionele bereik van de brekingsindex en de dispersie van glasmaterialen vergelijken, zullen we ontdekken dat het optionele bereik van de brekingsindex van plastic materialen erg smal is, en dat alle optische plastic materialen een relatief lage brekingsindex hebben. Over het algemeen is het scala aan opties voor kunststofmaterialen kleiner en zijn er slechts ongeveer 10 tot 20 commerciële materiaalkwaliteiten, wat de vrijheid van optisch ontwerp in termen van materialen grotendeels beperkt.

Brekingsindex varieert met de golflengte: de brekingsindex van optische plastic materialen neemt toe met de golflengte, de brekingsindex neemt enigszins af en is over het algemeen relatief stabiel.

Brekingsindex verandert met de temperatuur Dn/DT: De temperatuurcoëfficiënt van de brekingsindex van optische kunststoffen is 6 keer tot 50 keer groter dan die van glas, wat een negatieve waarde is, wat betekent dat naarmate de temperatuur stijgt, de brekingsindex afneemt. Voor een golflengte van 546 nm, -20°C tot 40°C, is de dn/dT-waarde van het plastic materiaal bijvoorbeeld -8 tot -15X10^–5/°C, terwijl de waarde van het glasmateriaal daarentegen NBK7 is 3X10^–6/°C.

• Doorlaatbaarheid

De transmissie

Verwijzend naar deze afbeelding hebben de meeste optische kunststoffen een doorlaatbaarheid van meer dan 90% in de zichtbare lichtband; ze hebben ook een goede transmissie voor de infraroodbanden van 850 nm en 940 nm, die gebruikelijk zijn in consumentenelektronica. Ook de doorlaatbaarheid van kunststofmaterialen zal in de loop van de tijd tot op zekere hoogte afnemen. De belangrijkste reden is dat het plastic de ultraviolette straling van de zon absorbeert en dat de moleculaire keten breekt en wordt afgebroken en verknoopt, wat resulteert in veranderingen in de fysische en chemische eigenschappen. De meest voor de hand liggende macroscopische manifestatie is het vergelen van het plastic materiaal.

• Dubbele breking van stress

Lensbreking

Dubbele breking door spanning (dubbele breking) is een optische eigenschap van materialen. De brekingsindex van materialen houdt verband met de polarisatietoestand en de voortplantingsrichting van invallend licht. Materialen vertonen verschillende brekingsindices voor verschillende polarisatietoestanden. Voor sommige systemen is deze afwijking van de brekingsindex erg klein en heeft deze geen grote impact op het systeem, maar voor sommige speciale optische systemen is deze afwijking voldoende om een ​​ernstige verslechtering van de systeemprestaties te veroorzaken.

Kunststofmaterialen zelf hebben geen anisotrope eigenschappen, maar het spuitgieten van kunststoffen zal dubbele breking door spanning introduceren. De belangrijkste reden is de spanning die wordt geïntroduceerd tijdens het spuitgieten en de rangschikking van plastic macromoleculen na afkoeling. De spanning is doorgaans geconcentreerd nabij de injectiepoort, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Het algemene ontwerp- en productieprincipe is het minimaliseren van de dubbele breking van de spanning in het optische effectieve vlak, wat een redelijk ontwerp van de lensstructuur, de spuitgietmatrijs en de productieparameters vereist. Van verschillende materialen zijn PC-materialen gevoeliger voor dubbele breking onder spanning (ongeveer 10 keer groter dan PMMA-materialen), en COP-, COC- en PMMA-materialen hebben een lagere dubbele breking bij spanning.