Plastik malzemeler ve enjeksiyonlu kalıplama minyatür lenslerin temelini oluşturur. Plastik merceğin yapısı mercek malzemesi, mercek çerçevesi, mercek yuvası, ara parça, gölgeleme levhası, basınç halkası malzemesi vb. içerir.

Plastik mercekler için çeşitli mercek malzemesi türleri vardır ve bunların tümü esasen plastiktir (yüksek moleküler polimer). Termoplastikler, ısıtıldığında yumuşayıp plastikleşen, soğutulduğunda sertleşen, tekrar ısıtıldığında yumuşayan plastiklerdir. Isıtma ve soğutma kullanılarak sıvı ve katı haller arasında tersinir bir değişiklik oluşturan fiziksel bir değişiklik. Bazı malzemeler daha önce icat edildi, bazıları ise nispeten yeni. Bazıları genel amaçlı uygulama plastikleridir ve bazı malzemeler ise bazı optik alanlarda daha özel olarak kullanılan özel olarak geliştirilmiş optik plastik malzemelerdir.

Optik tasarımda EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 gibi çeşitli firmaların malzeme sınıflarını görebiliriz. Hepsi belirli bir plastik malzeme türüne aittir ve aşağıdaki türler daha yaygındır ve bunları görünüm zamanlarına göre sıralayacağız:

Plastik lensler

• l PMMA/Akrilik:Poli(metil metakrilat), polimetil metakrilat (pleksiglas, akrilik). Ucuz fiyatı, yüksek geçirgenliği ve yüksek mekanik mukavemeti nedeniyle PMMA, hayatta en yaygın cam ikamesidir. Şeffaf plastiklerin çoğu, şeffaf plakalar, şeffaf kaşıklar ve küçük LED'ler gibi PMMA'dan yapılmıştır. lens vb. PMMA 1930'lardan bu yana seri olarak üretilmektedir.
• Not:Polistiren, polistiren, renksiz ve şeffaf bir termoplastik olmasının yanı sıra 1930'larda seri üretime başlayan bir mühendislik plastiğidir. Hayatımızda yaygın olan beyaz köpük kutuların ve beslenme kutularının birçoğu PS malzemelerden yapılmaktadır.
• bilgisayar:Polikarbonat yani polikarbonat da renksiz ve şeffaf amorf bir termoplastik olup aynı zamanda genel amaçlı bir plastiktir. Ancak 1960'larda sanayileşti. PC malzemesinin darbe direnci çok iyidir; yaygın uygulamalar arasında su sebil kovaları, gözlükler vb. bulunur.
• lCOP ve COC:Siklik olefin Polimeri (COP), Siklik olefin polimeri; Siklik olefin kopolimer (COC) Siklik olefin kopolimer, halka yapısına sahip, halkada karbon-karbon çift bağları bulunan amorf şeffaf bir polimer malzemedir. Siklik hidrokarbonlar, siklik olefin monomerlerinden kendi kendine polimerizasyon (COP) veya kopolimerizasyon (COC) yoluyla yapılır. ) diğer moleküllerle (etilen gibi). COP ve COC'nin özellikleri hemen hemen aynıdır. Bu malzeme nispeten yenidir. İlk icat edildiğinde esas olarak optikle ilgili bazı uygulamalar için düşünülmüştü. Artık film, optik lens, ekran, medikal (ambalaj şişesi) endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. COP, endüstriyel üretimi 1990 civarında tamamladı ve COC, endüstriyel üretimi 2000'den önce tamamladı.
• O-PET:Optik polyester optik polyester elyaf, O-PET 2010'larda Osaka'da ticarileştirildi.

Bir optik malzemeyi analiz ederken esas olarak onların optik ve mekanik özellikleriyle ilgileniriz.

Optik pözellikler

• Kırılma İndeksi ve Dağılım

Kırılma indeksi ve dağılım

Bu özet diyagramdan farklı optik plastik malzemelerin temel olarak iki aralığa ayrıldığı görülebilir: bir grup yüksek kırılma indeksi ve yüksek dağılımdır; diğer grup ise düşük kırılma indeksi ve düşük dağılımdır. Cam malzemelerin isteğe bağlı kırılma indisi ve dispersiyon aralığını karşılaştırdığımızda, plastik malzemelerin isteğe bağlı kırılma indisi aralığının çok dar olduğunu ve tüm optik plastik malzemelerin nispeten düşük bir kırılma indisine sahip olduğunu göreceğiz. Genel olarak konuşursak, plastik malzeme seçeneklerinin aralığı daha dardır ve yalnızca yaklaşık 10 ila 20 ticari malzeme sınıfı vardır, bu da malzeme açısından optik tasarım özgürlüğünü büyük ölçüde sınırlandırır.

Kırılma indisi dalga boyuna göre değişir: Optik plastik malzemelerin kırılma indisi dalga boyuyla artar, kırılma indisi biraz azalır ve genel olarak nispeten stabildir.

Kırılma indisi sıcaklıkla değişir Dn/DT: Optik plastiklerin kırılma indisinin sıcaklık katsayısı camınkinden 6 ila 50 kat daha büyüktür, bu negatif bir değerdir, yani sıcaklık arttıkça kırılma indisi azalır. Örneğin 546nm dalga boyu için -20°C ile 40°C arası plastik malzemenin dn/dT değeri -8 ile -15X10^–5/°C iken cam malzemenin değeri ise -8 ile -15X10^–5/°C arasındadır. NBK7 3X10^–6/°C'dir.

• geçirgenlik

geçirgenlik

Bu resme göre çoğu optik plastik görünür ışık bandında %90'dan fazla geçirgenliğe sahiptir; ayrıca tüketici elektroniğinde yaygın olan 850nm ve 940nm kızılötesi bantları için de iyi bir geçirgenliğe sahiptirler. Plastik malzemelerin geçirgenliği de zamanla belli oranda azalacaktır. Bunun temel nedeni, plastiğin güneşteki ultraviyole ışınlarını absorbe etmesi ve moleküler zincirin kırılması ve çapraz bağlanma sonucu fiziksel ve kimyasal özelliklerde değişikliklere yol açmasıdır. En belirgin makroskobik belirti plastik malzemenin sararmasıdır.

• Stres Çift Kırılımı

Mercek Kırılması

Stres çift kırılması (Çift kırılma), malzemelerin optik bir özelliğidir. Malzemelerin kırılma indisi, gelen ışığın polarizasyon durumu ve yayılma yönü ile ilgilidir. Malzemeler, farklı polarizasyon durumları için farklı kırılma indisleri sergiler. Bazı sistemler için bu kırılma indisi sapması çok küçüktür ve sistem üzerinde büyük bir etki yaratmaz ancak bazı özel optik sistemler için bu sapma, sistem performansında ciddi bozulmalara neden olmaya yeterlidir.

Plastik malzemelerin kendileri anizotropik özelliklere sahip değildir, ancak plastiklerin enjeksiyonla kalıplanması gerilimli çift kırılmaya neden olacaktır. Bunun ana nedeni enjeksiyon kalıplama sırasında ortaya çıkan stres ve soğuduktan sonra plastik makromoleküllerin düzenlenmesidir. Stres genellikle aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi enjeksiyon portunun yakınında yoğunlaşır.

Genel tasarım ve üretim prensibi, lens yapısının, enjeksiyon kalıplama kalıbının ve üretim parametrelerinin makul bir tasarımını gerektiren optik etkili düzlemdeki stres çift kırılmasını en aza indirmektir. Çeşitli malzemeler arasında, PC malzemeleri gerilimli çift kırılmaya daha yatkındır (PMMA malzemelerinden yaklaşık 10 kat daha büyüktür) ve COP, COC ve PMMA malzemeleri daha düşük gerilimli çift kırılmaya sahiptir.