Materialele plastice și turnarea prin injecție sunt baza pentru lentilele miniaturizate. Structura lentilei din plastic include materialul lentilei, cilindrul lentilei, montura lentilei, distanțierul, foaia de umbrire, materialul inelului de presiune etc.

Există mai multe tipuri de materiale de lentile pentru lentilele din plastic, toate fiind în esență din plastic (polimer cu moleculară înaltă). Sunt termoplastice, materiale plastice care se înmoaie și devin plastice când sunt încălzite, se întăresc când sunt răcite și se înmoaie când sunt încălzite din nou. O modificare fizică care produce o schimbare reversibilă între starea lichidă și starea solidă prin încălzire și răcire. Unele materiale au fost inventate mai devreme, iar unele sunt relativ noi. Unele sunt materiale plastice de uz general pentru aplicații, iar unele materiale sunt materiale plastice optice special dezvoltate, care sunt utilizate mai specific în unele domenii optice.

În designul optic, putem vedea clasele de materiale ale diferitelor companii, cum ar fi EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 și așa mai departe. Toate aparțin unui anumit tip de material plastic, iar următoarele tipuri sunt mai frecvente și le vom sorta în funcție de timpul lor de apariție:

Lentilele din plastic

• l PMMA/acrilic:Poli(metacrilat de metil), metacrilat de polimetil (plexiglas, acril). Datorită prețului său ieftin, transmisiei ridicate și rezistenței mecanice ridicate, PMMA este cel mai comun înlocuitor de sticlă din viață. Majoritatea materialelor plastice transparente sunt fabricate din PMMA, cum ar fi farfurii transparente, linguri transparente și LED-uri mici. lentile etc. PMMA a fost produs în masă încă din anii 1930.
• PS:Polistirenul, polistirenul, este un termoplastic incolor și transparent, precum și un plastic de inginerie, care a început producția de masă în anii 1930. Multe dintre cutiile albe de spumă și cutiile de prânz care sunt comune în viața noastră sunt realizate din materiale PS.
• PC:Policarbonatul, policarbonatul, este, de asemenea, un termoplastic amorf incolor și transparent și este, de asemenea, un plastic de uz general. A fost industrializat abia în anii 1960. Rezistența la impact a materialului PC este foarte bună, aplicațiile obișnuite includ găleți dozatoare de apă, ochelari de protecție etc.
• l COP & COC:Polimer olefin ciclic (COP), polimer olefin ciclic; Copolimerul ciclic de olefină (COC) Copolimerul ciclic de olefină, este un material polimeric amorf transparent cu o structură inelară, cu duble legături carbon-carbon în inel. Hidrocarburile ciclice sunt obținute din monomeri olefin ciclici prin autopolimerizare (COP) sau copolimerizare (COC). ) cu alte molecule (cum ar fi etilena). Caracteristicile COP și COC sunt aproape aceleași. Acest material este relativ nou. Când a fost inventat pentru prima dată, a fost luat în considerare în principal pentru unele aplicații legate de optică. Acum este utilizat pe scară largă în industria filmului, a lentilelor optice, a afișajelor, în industria medicală (sticlă de ambalare). COP a finalizat producția industrială în jurul anului 1990, iar COC a finalizat producția industrială înainte de 2000.
• l O-PET:Fibră optică de poliester poliester, O-PET a fost comercializată în Osaka în anii 2010.

Atunci când analizăm un material optic, ne preocupă în principal proprietățile lor optice și mecanice.

Optică properties

• Indice de refracție și dispersie

Indice de refracție și dispersie

Din această diagramă rezumativă se poate observa că diferitele materiale plastice optice se încadrează, practic, în două intervale: un grup are indice de refracție ridicat și dispersie mare; celălalt grup este cu indice de refracție scăzut și dispersie scăzută. Comparând intervalul opțional de indice de refracție și dispersia materialelor din sticlă, vom descoperi că intervalul opțional de indice de refracție al materialelor plastice este foarte îngust și toate materialele plastice optice au un indice de refracție relativ scăzut. În general, gama de opțiuni pentru materialele plastice este mai restrânsă și există doar aproximativ 10 până la 20 de materiale comerciale, ceea ce limitează în mare măsură libertatea de proiectare optică în ceea ce privește materialele.

Indicele de refracție variază în funcție de lungimea de undă: indicele de refracție al materialelor plastice optice crește odată cu lungimea de undă, indicele de refracție scade ușor și totalul este relativ stabil.

Indicele de refracție se modifică cu temperatura Dn/DT: Coeficientul de temperatură al indicelui de refracție al materialelor plastice optice este de 6 ori până la 50 de ori mai mare decât cel al sticlei, ceea ce este o valoare negativă, ceea ce înseamnă că pe măsură ce temperatura crește, indicele de refracție scade. De exemplu, pentru o lungime de undă de 546 nm, de la -20°C la 40°C, valoarea dn/dT a materialului plastic este de la -8 la -15X10^–5/°C, în timp ce, în contrast, valoarea materialului de sticlă NBK7 este 3X10^–6/°C.

• Transmisie

Transmitanța

Referindu-ne la această imagine, majoritatea materialelor plastice optice au o transmisie de peste 90% în banda de lumină vizibilă; au, de asemenea, o transmisie bună pentru benzile de infraroșu de 850 nm și 940 nm, care sunt comune în electronicele de larg consum. Transmitanța materialelor plastice va scădea, de asemenea, într-o anumită măsură cu timpul. Motivul principal este că plasticul absoarbe razele ultraviolete din soare, iar lanțul molecular se rupe pentru a se degrada și a lega încrucișat, ducând la modificări ale proprietăților fizice și chimice. Cea mai evidentă manifestare macroscopică este îngălbenirea materialului plastic.

• Birefringența stresului

Refracția lentilei

Birefringența la stres (Birefringence) este o proprietate optică a materialelor. Indicele de refracție al materialelor este legat de starea de polarizare și direcția de propagare a luminii incidente. Materialele prezintă indici diferiți de refracție pentru diferite stări de polarizare. Pentru unele sisteme, această abatere a indicelui de refracție este foarte mică și nu are un impact mare asupra sistemului, dar pentru unele sisteme optice speciale, această abatere este suficientă pentru a provoca o degradare gravă a performanței sistemului.

Materialele plastice în sine nu au caracteristici anizotrope, dar turnarea prin injecție a materialelor plastice va introduce birefringența la stres. Motivul principal este stresul introdus în timpul turnării prin injecție și aranjarea macromoleculelor de plastic după răcire. Stresul este în general concentrat în apropierea portului de injecție, așa cum se arată în figura de mai jos.

Principiul general de proiectare și producție este de a minimiza birefringența stresului în planul eficient optic, ceea ce necesită un design rezonabil al structurii lentilelor, matriței de turnare prin injecție și parametrilor de producție. Dintre mai multe materiale, materialele PC sunt mai predispuse la birefringență la stres (de aproximativ 10 ori mai mare decât materialele PMMA), iar materialele COP, COC și PMMA au birefringență la stres mai mică.