วัสดุพลาสติกและการฉีดขึ้นรูปเป็นพื้นฐานสำหรับเลนส์ขนาดเล็ก โครงสร้างของเลนส์พลาสติกรวมถึงวัสดุเลนส์, ถังเลนส์, ตัวยึดเลนส์, เว้นวรรค, แผ่นแรเงา, วัสดุแหวนความดัน ฯลฯ

มีวัสดุเลนส์หลายชนิดสำหรับเลนส์พลาสติกซึ่งทั้งหมดนี้เป็นพลาสติก (พอลิเมอร์โมเลกุลสูง) พวกเขาคือเทอร์โมพลาสติกพลาสติกที่อ่อนนุ่มและกลายเป็นพลาสติกเมื่อถูกความร้อนแข็งตัวเมื่อเย็นลงและอ่อนลงเมื่อถูกความร้อนอีกครั้ง การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สามารถย้อนกลับได้ระหว่างของเหลวและสถานะของแข็งโดยใช้ความร้อนและความเย็น วัสดุบางอย่างถูกประดิษฐ์ขึ้นก่อนหน้านี้และบางส่วนค่อนข้างใหม่ บางชนิดเป็นพลาสติกแอปพลิเคชันอเนกประสงค์ทั่วไปและวัสดุบางชนิดเป็นวัสดุพลาสติกแบบออพติคอลที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ

ในการออกแบบด้วยแสงเราอาจเห็นคะแนนวัสดุของ บริษัท ต่าง ๆ เช่น EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 และอื่น ๆ พวกเขาทั้งหมดเป็นของวัสดุพลาสติกบางชนิดและประเภทต่อไปนี้เป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นและเราจะจัดเรียงตามเวลาที่ปรากฏ:

เลนส์พลาสติก

• l PMMA/อะคริลิค:โพลี (เมธิลเมธิคริเลต), polymethyl methacrylate (plexiglass, อะคริลิค) เนื่องจากราคาถูกการส่งผ่านสูงและความแข็งแรงเชิงกลสูง PMMA เป็นสารทดแทนแก้วที่พบมากที่สุดในชีวิต พลาสติกโปร่งใสส่วนใหญ่ทำจาก PMMA เช่นแผ่นโปร่งใสช้อนโปร่งใสและไฟ LED ขนาดเล็ก เลนส์ ฯลฯ PMMA ได้รับการผลิตจำนวนมากมาตั้งแต่ทศวรรษที่ 1930
• PS:Polystyrene, Polystyrene เป็นเทอร์โมพลาสติกที่ไม่มีสีและโปร่งใสเช่นเดียวกับพลาสติกวิศวกรรมซึ่งเริ่มผลิตจำนวนมากในช่วงทศวรรษที่ 1930 กล่องโฟมสีขาวจำนวนมากและกล่องอาหารกลางวันที่พบได้ทั่วไปในชีวิตของเราทำจากวัสดุ PS
• PC:โพลีคาร์บอเนตโพลีคาร์บอเนตยังเป็นเทอร์โมพลาสติกอสัณฐานที่ไม่มีสีและโปร่งใสและยังเป็นพลาสติกอเนกประสงค์ทั่วไป มันเป็นเพียงอุตสาหกรรมในปี 1960 ความต้านทานแรงกระแทกของวัสดุพีซีดีมากการใช้งานทั่วไป ได้แก่ ถังเก็บน้ำ, แว่นตา ฯลฯ
• L COP & COC:Cyclic olefin polymer (COP), cyclic olefin polymer; cyclic olefin copolymer (COC) cyclic olefin copolymer เป็นวัสดุพอลิเมอร์โปร่งใสที่มีโครงสร้างวงแหวนที่มีพันธะคู่คาร์บอนคาร์บอนในวงแหวน ) กับโมเลกุลอื่น ๆ (เช่นเอทิลีน) ลักษณะของ COP และ COC เกือบจะเหมือนกัน วัสดุนี้ค่อนข้างใหม่ เมื่อมันถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกมันก็ถูกพิจารณาเป็นหลักสำหรับแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับแสง ตอนนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฟิล์มเลนส์ออปติคัลจอแสดงผลอุตสาหกรรมการแพทย์ (ขวดบรรจุภัณฑ์) Cop เสร็จสิ้นการผลิตอุตสาหกรรมในปี 2533 และ COC เสร็จการผลิตอุตสาหกรรมก่อนปี 2000
• l o-pet:Optical Polyester Polyester Polyester Fiber, O-PET ได้ทำการค้าในโอซาก้าในปี 2010

เมื่อวิเคราะห์วัสดุทางแสงเราส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางแสงและเชิงกลของพวกเขา

ออปติคอล Pสิ่งที่น่าสนใจ

• ดัชนีการหักเหของแสงและการกระจายตัว

ดัชนีการหักเหของแสงและการกระจายตัว

จะเห็นได้จากแผนภาพสรุปนี้ว่าวัสดุพลาสติกแบบออพติคอลที่แตกต่างกันโดยทั่วไปจะตกอยู่ในสองช่วงเวลา: กลุ่มหนึ่งเป็นดัชนีการหักเหของแสงสูงและการกระจายตัวสูง กลุ่มอื่นคือดัชนีการหักเหของแสงต่ำและการกระจายตัวต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับช่วงเสริมของดัชนีการหักเหของแสงและการกระจายตัวของวัสดุแก้วเราจะพบว่าช่วงที่เป็นตัวเลือกของดัชนีการหักเหของวัสดุพลาสติกนั้นแคบมากและวัสดุพลาสติกออพติคอลทั้งหมดมีดัชนีการหักเหของแสงค่อนข้างต่ำ โดยทั่วไปแล้วช่วงของตัวเลือกสำหรับวัสดุพลาสติกจะแคบลงและมีเพียงประมาณ 10 ถึง 20 เกรดเชิงพาณิชย์ซึ่งส่วนใหญ่ จำกัด อิสระในการออกแบบด้วยแสงในแง่ของวัสดุ

ดัชนีการหักเหของแสงแตกต่างกันไปตามความยาวคลื่น: ดัชนีการหักเหของแสงพลาสติกเพิ่มขึ้นตามความยาวคลื่นดัชนีการหักเหของแสงลดลงเล็กน้อยและโดยรวมค่อนข้างเสถียร

การเปลี่ยนแปลงดัชนีการหักเหของอุณหภูมิ DN/DT: ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของดัชนีการหักเหของแสงของพลาสติกออพติคอลนั้นใหญ่กว่าแก้ว 6 เท่าซึ่งเป็นค่าลบซึ่งหมายความว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นดัชนีการหักเหของแสงจะลดลง ตัวอย่างเช่นสำหรับความยาวคลื่น 546nm, -20 ° C ถึง 40 ° C ค่า DN/DT ของวัสดุพลาสติกคือ -8 ถึง -15x10^–5/° C ในขณะที่ตรงกันข้ามค่าของวัสดุแก้ว NBK7 คือ 3x10^–6/° C

• การส่งผ่าน

การส่งผ่าน

อ้างถึงภาพนี้พลาสติกออพติคอลส่วนใหญ่มีการส่งผ่านมากกว่า 90% ในแถบแสงที่มองเห็นได้ พวกเขายังมีการส่งผ่านที่ดีสำหรับแถบอินฟราเรด 850nm และ 940nm ซึ่งเป็นเรื่องธรรมดาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค การส่งผ่านของวัสดุพลาสติกจะลดลงในระดับหนึ่งเมื่อเวลาผ่านไป เหตุผลหลักคือพลาสติกดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตในดวงอาทิตย์และห่วงโซ่โมเลกุลจะลดลงเพื่อลดและข้ามลิงค์ส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี การรวมตัวกันของกล้องจุลทรรศน์ที่ชัดเจนที่สุดคือสีเหลืองของวัสดุพลาสติก

• ความเครียด birefringence

การหักเหของเลนส์

ความเครียด birefringence (birefringence) เป็นคุณสมบัติทางแสงของวัสดุ ดัชนีการหักเหของวัสดุเกี่ยวข้องกับสถานะโพลาไรเซชันและทิศทางการแพร่กระจายของแสงเหตุการณ์ วัสดุแสดงดัชนีการหักเหที่แตกต่างกันสำหรับสถานะโพลาไรซ์ที่แตกต่างกัน สำหรับบางระบบการเบี่ยงเบนดัชนีการหักเหของแสงนี้มีขนาดเล็กมากและไม่มีผลกระทบอย่างมากต่อระบบ แต่สำหรับระบบออพติคอลพิเศษบางอย่างเบี่ยงเบนนี้เพียงพอที่จะทำให้ประสิทธิภาพของระบบเสื่อมสภาพอย่างรุนแรง

วัสดุพลาสติกเองไม่มีลักษณะ anisotropic แต่การฉีดขึ้นรูปพลาสติกจะแนะนำความเครียด birefringence เหตุผลหลักคือความเครียดที่นำมาใช้ในระหว่างการฉีดขึ้นรูปและการจัดเรียงโมเลกุลขนาดใหญ่พลาสติกหลังการระบายความร้อน ความเครียดโดยทั่วไปจะเข้มข้นใกล้กับพอร์ตการฉีดดังแสดงในรูปด้านล่าง

หลักการออกแบบและการผลิตทั่วไปคือการลดความเครียด birefringence ในระนาบที่มีประสิทธิภาพด้วยแสงซึ่งต้องใช้การออกแบบที่เหมาะสมของโครงสร้างเลนส์แม่พิมพ์แม่พิมพ์ฉีดขึ้นรูปและพารามิเตอร์การผลิต ในบรรดาวัสดุหลายชนิดวัสดุพีซีมีแนวโน้มที่จะเกิดความเครียด birefringence (มากกว่าวัสดุ PMMA ประมาณ 10 เท่า) และวัสดุ COP, COC และ PMMA ประมาณ 10 เท่า