Materiais plásticos e moldagem por injeção são a base para lentes miniaturizadas. A estrutura da lente de plástico inclui material de lente, corpo de lente, montagem de lente, espaçador, folha de sombreamento, material de anel de pressão, etc.

Existem vários tipos de materiais para lentes plásticas, todos essencialmente plásticos (polímero de alto peso molecular). São termoplásticos, plásticos que amolecem e se tornam plásticos quando aquecidos, endurecem quando resfriados e amolecem quando aquecidos novamente. Uma mudança física que produz uma mudança reversível entre os estados líquido e sólido usando aquecimento e resfriamento. Alguns materiais foram inventados anteriormente e alguns são relativamente novos. Alguns são plásticos de aplicação de uso geral e alguns materiais são materiais plásticos ópticos especialmente desenvolvidos, que são usados ​​mais especificamente em alguns campos ópticos.

No design óptico, podemos ver os tipos de materiais de diversas empresas, como EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 e assim por diante. Todos pertencem a um determinado tipo de material plástico, sendo os seguintes tipos mais comuns, e iremos classificá-los de acordo com o tempo de aparecimento:

As lentes de plástico

• euPMMA/Acrílico:Poli(metacrilato de metila), polimetacrilato de metila (plexiglas, acrílico). Devido ao seu preço barato, alta transmitância e alta resistência mecânica, o PMMA é o substituto de vidro mais comum na vida. A maioria dos plásticos transparentes é feita de PMMA, como placas transparentes, colheres transparentes e pequenos LEDs. lentes, etc. O PMMA é produzido em massa desde a década de 1930.
• PS:O poliestireno, poliestireno, é um termoplástico incolor e transparente, bem como um plástico de engenharia, que iniciou a produção em massa na década de 1930. Muitas das caixas de espuma branca e lancheiras comuns em nossas vidas são feitas de materiais PS.
• PC:O policarbonato, policarbonato, também é um termoplástico amorfo incolor e transparente e também um plástico de uso geral. Só foi industrializado na década de 1960. A resistência ao impacto do material de PC é muito boa, as aplicações comuns incluem baldes dispensadores de água, óculos de proteção, etc.
• l COP e COC:Polímero de olefina cíclica (COP), Polímero de olefina cíclica; Copolímero de olefina cíclica (COC) Copolímero de olefina cíclica, é um material polimérico transparente amorfo com uma estrutura em anel, com ligações duplas carbono-carbono no anel Os hidrocarbonetos cíclicos são feitos de monômeros de olefina cíclica por autopolimerização (COP) ou copolimerização (COC ) com outras moléculas (como etileno). As características do COP e do COC são quase as mesmas. Este material é relativamente novo. Quando foi inventado, foi considerado principalmente para algumas aplicações relacionadas à óptica. Agora é amplamente utilizado nas indústrias de filmes, lentes ópticas, displays e médicas (garrafas de embalagem). A COP concluiu a produção industrial por volta de 1990 e a COC concluiu a produção industrial antes de 2000.
• lO-PET:A fibra óptica de poliéster de poliéster, O-PET, foi comercializada em Osaka na década de 2010.

Ao analisar um material óptico, estamos principalmente preocupados com suas propriedades ópticas e mecânicas.

Óptico pcordas

• Índice de refração e dispersão

Índice de refração e dispersão

Pode-se ver neste diagrama resumido que diferentes materiais plásticos ópticos se enquadram basicamente em dois intervalos: um grupo é de alto índice de refração e alta dispersão; o outro grupo é de baixo índice de refração e baixa dispersão. Comparando a faixa opcional de índice de refração e dispersão de materiais de vidro, descobriremos que a faixa opcional de índice de refração de materiais plásticos é muito estreita e todos os materiais plásticos ópticos têm um índice de refração relativamente baixo. De um modo geral, a gama de opções para materiais plásticos é mais estreita e existem apenas cerca de 10 a 20 tipos de materiais comerciais, o que limita largamente a liberdade do design óptico em termos de materiais.

O índice de refração varia com o comprimento de onda: O índice de refração dos materiais plásticos ópticos aumenta com o comprimento de onda, o índice de refração diminui ligeiramente e o geral é relativamente estável.

O índice de refração muda com a temperatura Dn/DT: O coeficiente de temperatura do índice de refração dos plásticos ópticos é de 6 a 50 vezes maior que o do vidro, que é um valor negativo, o que significa que conforme a temperatura aumenta, o índice de refração diminui. Por exemplo, para um comprimento de onda de 546 nm, -20°C a 40°C, o valor dn/dT do material plástico é -8 a -15X10^–5/°C, enquanto em contraste, o valor do material de vidro NBK7 é 3X10^–6/°C.

• Transmitância

A transmitância

Referindo-se a esta imagem, a maioria dos plásticos ópticos tem uma transmitância superior a 90% na faixa de luz visível; eles também têm uma boa transmitância para as bandas infravermelhas de 850nm e 940nm, que são comuns em eletrônicos de consumo. A transmitância dos materiais plásticos também diminuirá até certo ponto com o tempo. A principal razão é que o plástico absorve os raios ultravioleta do sol, e a cadeia molecular se quebra para se degradar e se reticular, resultando em alterações nas propriedades físicas e químicas. A manifestação macroscópica mais óbvia é o amarelecimento do material plástico.

• Birrefringência de Estresse

Refração da lente

A birrefringência de tensão (Birrefringência) é uma propriedade óptica dos materiais. O índice de refração dos materiais está relacionado ao estado de polarização e à direção de propagação da luz incidente. Os materiais exibem diferentes índices de refração para diferentes estados de polarização. Para alguns sistemas, este desvio do índice de refração é muito pequeno e não tem um grande impacto no sistema, mas para alguns sistemas ópticos especiais, este desvio é suficiente para causar grave degradação do desempenho do sistema.

Os materiais plásticos em si não possuem características anisotrópicas, mas a moldagem por injeção de plásticos introduzirá birrefringência de tensão. A principal razão é a tensão introduzida durante a moldagem por injeção e o arranjo das macromoléculas plásticas após o resfriamento. A tensão geralmente está concentrada perto da porta de injeção, conforme mostrado na figura abaixo.

O princípio geral de projeto e produção é minimizar a birrefringência de tensão no plano óptico efetivo, o que requer um projeto razoável da estrutura da lente, molde de moldagem por injeção e parâmetros de produção. Entre vários materiais, os materiais de PC são mais propensos à birrefringência de tensão (cerca de 10 vezes maior que os materiais de PMMA), e os materiais COP, COC e PMMA têm menor birrefringência de tensão.