Plastmaterial och formsprutning är grunden för miniatyriserade linser. Plastlinsens struktur inkluderar linsmaterial, linsrör, linsfattning, distans, skuggningsark, tryckringsmaterial etc.

Det finns flera typer av linsmaterial för plastlinser, som alla i huvudsak är plast (högmolekylär polymer). De är termoplaster, plaster som mjuknar och blir plastiska vid uppvärmning, hårdnar vid kylning och mjuknar vid uppvärmning igen. En fysisk förändring som producerar en reversibel förändring mellan flytande och fast tillstånd med hjälp av uppvärmning och kylning. Vissa material uppfanns tidigare och vissa är relativt nya. Vissa är plaster för allmänt bruk, och vissa material är specialutvecklade optiska plastmaterial, som mer specifikt används inom vissa optiska områden.

Inom optisk design kan vi se materialkvaliteter från olika företag, såsom EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 och så vidare. De tillhör alla en viss typ av plastmaterial, och följande typer är vanligare, och vi kommer att sortera dem efter deras uppkomsttid:

Plastlinserna

• PMMA/akryl:Poly(metylmetakrylat), polymetylmetakrylat (plexiglas, akryl). På grund av sitt låga pris, höga transmittans och höga mekaniska hållfasthet är PMMA det vanligaste glassubstitutet. De flesta transparenta plaster är gjorda av PMMA, såsom transparenta tallrikar, transparenta skedar och små lysdioder, linser etc. PMMA har massproducerats sedan 1930-talet.
• PS:Polystyren, polystyren, är en färglös och transparent termoplast, samt en teknisk plast, som började massproduceras på 1930-talet. Många av de vita skumlådorna och matlådorna som är vanliga i våra liv är tillverkade av PS-material.
• Dator:Polykarbonat, polykarbonat, är också en färglös och transparent amorf termoplast, och det är också en universalplast. Den industrialiserades först på 1960-talet. PC-materialets slagtålighet är mycket god, vanliga tillämpningar inkluderar hinkar för vattenautomater, skyddsglasögon etc.
• l COP och COC:Cyklisk olefinpolymer (COP), cyklisk olefinpolymer; cyklisk olefinsampolymer (COC) Cyklisk olefinsampolymer är ett amorft transparent polymermaterial med ringstruktur med kol-kol-dubbelbindningar i ringen. De cykliska kolvätena framställs av cykliska olefinmonomerer genom självpolymerisation (COP) eller sampolymerisation (COC) med andra molekyler (såsom etylen). Egenskaperna hos COP och COC är nästan desamma. Detta material är relativt nytt. När det först uppfanns användes det främst för vissa optiska tillämpningar. Nu används det i stor utsträckning inom film, optiska linser, displayer och medicinsk industri (förpackningsflaskor). COP slutfördes industriellt omkring 1990, och COC slutfördes industriellt före år 2000.
• l O-PET:Optisk polyesterfiber, O-PET, kommersialiserades i Osaka på 2010-talet.

När vi analyserar ett optiskt material är vi främst intresserade av dess optiska och mekaniska egenskaper.

Optisk pegendomar

• Brytningsindex och dispersion

Brytningsindex och dispersion

Av detta sammanfattningsdiagram framgår att olika optiska plastmaterial i grunden faller in i två intervall: en grupp är högt brytningsindex och hög dispersion; den andra gruppen är lågt brytningsindex och låg dispersion. Om vi ​​jämför det valfria intervallet för brytningsindex och dispersion för glasmaterial, finner vi att det valfria intervallet för brytningsindex för plastmaterial är mycket smalt, och alla optiska plastmaterial har ett relativt lågt brytningsindex. Generellt sett är utbudet av alternativ för plastmaterial smalare, och det finns bara cirka 10 till 20 kommersiella materialkvaliteter, vilket i hög grad begränsar friheten för optisk design när det gäller material.

Brytningsindex varierar med våglängden: Brytningsindexet för optiska plastmaterial ökar med våglängden, brytningsindexet minskar något och överlag är det relativt stabilt.

Brytningsindex ändras med temperaturen Dn/DT: Brytningsindexkoefficienten för optiska plaster är 6 till 50 gånger större än för glas, vilket är ett negativt värde, vilket innebär att brytningsindex minskar när temperaturen ökar. Till exempel, för en våglängd på 546 nm, -20 °C till 40 °C, är dn/dT-värdet för plastmaterialet -8 till -15X10^–5/°C, medan värdet för glasmaterialet NBK7 däremot är 3X10^–6/°C.

• Transmittans

Transmittansen

Med hänvisning till den här bilden har de flesta optiska plaster en transmittans på mer än 90 % i det synliga ljusbandet; de har också en god transmittans för de infraröda banden 850 nm och 940 nm, vilka är vanliga inom konsumentelektronik. Transmittansen hos plastmaterial minskar också i viss mån med tiden. Den främsta anledningen är att plasten absorberar ultravioletta strålar från solen, och molekylkedjan brister för att brytas ner och tvärbindas, vilket resulterar i förändringar i fysikaliska och kemiska egenskaper. Den mest uppenbara makroskopiska manifestationen är gulfärgning av plastmaterialet.

• Spänningsdubbelbrytning

Linsbrytning

Spänningsdubbelbrytning (Birefringence) är en optisk egenskap hos material. Materialens brytningsindex är relaterat till polarisationstillståndet och utbredningsriktningen för det infallande ljuset. Material uppvisar olika brytningsindex för olika polarisationstillstånd. För vissa system är denna avvikelse från brytningsindex mycket liten och har inte någon stor inverkan på systemet, men för vissa speciella optiska system är denna avvikelse tillräcklig för att orsaka allvarlig försämring av systemets prestanda.

Plastmaterial i sig har inte anisotropa egenskaper, men formsprutning av plaster kommer att introducera spänningsdubbelbrytning. Den främsta orsaken är den spänning som introduceras under formsprutning och arrangemanget av plastiska makromolekyler efter kylning. Spänningen är generellt koncentrerad nära formsprutningsporten, som visas i figuren nedan.

Den allmänna design- och produktionsprincipen är att minimera spänningsdubbelbrytningen i det optiska effektiva planet, vilket kräver en rimlig design av linsstrukturen, formsprutningsformen och produktionsparametrarna. Bland flera material är PC-material mer benägna att drabbas av spänningsdubbelbrytning (cirka 10 gånger större än PMMA-material), och COP-, COC- och PMMA-material har lägre spänningsdubbelbrytning.