Пластикові матеріали та лиття під тиском є ​​основою для мініатюрних лінз. До складу пластикової лінзи входять матеріал лінзи, оправа об’єктива, байонет об’єктива, прокладка, затінюючий лист, матеріал притискного кільця тощо.

Існує кілька типів матеріалів для лінз для пластикових лінз, усі вони по суті є пластиком (високомолекулярним полімером). Це термопласти, пластмаси, які розм’якшуються і стають пластичними при нагріванні, твердіють при охолодженні і знову розм’якшуються при нагріванні. Фізична зміна, яка викликає оборотну зміну між рідким і твердим станами за допомогою нагрівання та охолодження. Деякі матеріали були винайдені раніше, а деякі відносно нові. Деякі є пластмасами загального призначення, а деякі матеріали є спеціально розробленими оптичними пластиковими матеріалами, які більш конкретно використовуються в деяких оптичних областях.

В оптичному дизайні ми можемо побачити марки матеріалів різних компаній, таких як EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 і так далі. Всі вони відносяться до певного виду пластику, причому більш поширеними є наступні типи, які ми розберемо за часом появи:

Пластикові лінзи

• l ПММА/акрил:Полі(метилметакрилат), поліметилметакрилат (оргскло, акрил). Завдяки низькій ціні, високому коефіцієнту пропускання та високій механічній міцності ПММА є найпоширенішим замінником скла в житті. Більшість прозорого пластику виготовляється з ПММА, наприклад прозорі тарілки, прозорі ложки та маленькі світлодіоди. лінзи тощо. ПММА масово виробляється з 1930-х років.
• PS:Полістирол, полістирол, — безбарвний і прозорий термопласт, а також інженерний пластик, масове виробництво якого почали в 1930-х роках. Багато коробок з білого пінопласту та ланч-боксів, які часто зустрічаються в нашому житті, виготовлені з матеріалів PS.
• ПК:Полікарбонат, полікарбонат, також є безбарвним і прозорим аморфним термопластом, а також пластиком загального призначення. Він був індустріалізований лише в 1960-х роках. Стійкість до ударів ПК-матеріалу дуже хороша, зазвичай застосовуються відра з дозаторами води, окуляри тощо.
• l COP & COC:Циклічний олефіновий полімер (COP), циклічний олефіновий полімер; Циклічний олефіновий сополімер (COC) Циклічний олефіновий сополімер є аморфним прозорим полімерним матеріалом із кільцевою структурою з вуглець-вуглецевими подвійними зв’язками в кільці. Циклічні вуглеводні виготовляються з циклічних олефінових мономерів шляхом самополімеризації (COP) або кополімеризації (COC). ) з іншими молекулами (такими як етилен). Характеристики КС і КОК практично однакові. Цей матеріал відносно новий. Коли його вперше винайшли, його в основному розглядали для деяких оптичних застосувань. Зараз він широко використовується в кіно, оптичних лінзах, дисплеях, медичній промисловості (пакувальна пляшка). COP завершив промислове виробництво приблизно в 1990 році, а COC завершив промислове виробництво до 2000 року.
• l O-PET:Оптичне поліестерне оптичне поліефірне волокно O-PET було випущено в продаж в Осаці в 2010-х роках.

При аналізі оптичного матеріалу ми в основному стурбовані його оптичними та механічними властивостями.

Оптичний свластивості

• Показник заломлення та дисперсія

Показник заломлення та дисперсія

З цієї підсумкової діаграми видно, що різні оптичні пластикові матеріали в основному поділяються на два інтервали: одна група має високий показник заломлення та високу дисперсію; інша група - низький показник заломлення і низька дисперсія. Порівнюючи додатковий діапазон показника заломлення та дисперсії скляних матеріалів, ми виявимо, що додатковий діапазон показника заломлення пластикових матеріалів дуже вузький, і всі оптичні пластикові матеріали мають відносно низький показник заломлення. Загалом діапазон варіантів для пластикових матеріалів є вужчим, і існує лише близько 10-20 комерційних сортів матеріалів, що значною мірою обмежує свободу оптичного дизайну з точки зору матеріалів.

Показник заломлення змінюється залежно від довжини хвилі: показник заломлення оптичних пластикових матеріалів збільшується з довжиною хвилі, показник заломлення трохи зменшується, і загальний показник є відносно стабільним.

Показник заломлення змінюється залежно від температури Dn/DT: температурний коефіцієнт заломлення оптичного пластику в 6-50 разів більший, ніж у скла, що є від’ємним значенням, а це означає, що зі збільшенням температури показник заломлення зменшується. Наприклад, для довжини хвилі 546 нм, від -20 °C до 40 °C, значення dn/dT пластикового матеріалу становить від -8 до -15X10^–5/°C, тоді як, навпаки, значення скляного матеріалу NBK7 становить 3X10^–6/°C.

• пропускання

Коефіцієнт пропускання

Посилаючись на цю картину, більшість оптичних пластиків мають пропускну здатність понад 90% у смузі видимого світла; вони також мають хорошу пропускну здатність для інфрачервоних діапазонів 850 нм і 940 нм, які поширені в побутовій електроніці. Коефіцієнт пропускання пластикових матеріалів також з часом зменшиться до певної міри. Основна причина полягає в тому, що пластик поглинає ультрафіолетові промені на сонці, а молекулярний ланцюг розривається, деградує та зшивається, що призводить до зміни фізичних і хімічних властивостей. Найбільш очевидним макроскопічним проявом є пожовтіння пластику.

• Подвійне променезаломлення напруги

Рефракція лінзи

Подвійне променезаломлення напруги (Подвійне променезаломлення) — оптична властивість матеріалів. Показник заломлення матеріалів пов’язаний зі станом поляризації та напрямком поширення падаючого світла. Матеріали демонструють різні показники заломлення для різних станів поляризації. Для деяких систем це відхилення показника заломлення є дуже малим і не має великого впливу на систему, але для деяких спеціальних оптичних систем цього відхилення достатньо, щоб викликати серйозне погіршення продуктивності системи.

Пластикові матеріали самі по собі не мають анізотропних характеристик, але лиття під тиском пластмас створює подвійне променезаломлення. Основною причиною є напруга, яка виникає під час лиття під тиском і розташування макромолекул пластику після охолодження. Напруга, як правило, зосереджена біля порту ін’єкції, як показано на малюнку нижче.

Загальний принцип проектування та виробництва полягає в мінімізації подвійного променезаломлення напруги в оптичній ефективній площині, що вимагає розумної конструкції структури лінзи, форми для лиття під тиском і виробничих параметрів. Серед кількох матеріалів PC-матеріали більш схильні до подвійного променезаломлення під напругою (приблизно в 10 разів більше, ніж матеріали з ПММА), а матеріали COP, COC і PMMA мають нижчу подвійне променезаломлення під напругою.