Vật liệu nhựa và ép phun là cơ sở cho thấu kính thu nhỏ. Cấu trúc của ống kính nhựa bao gồm vật liệu ống kính, thùng ống kính, ngàm ống kính, miếng đệm, tấm che nắng, vật liệu vòng áp suất, v.v.

Có một số loại vật liệu thấu kính dành cho thấu kính nhựa, tất cả đều chủ yếu là nhựa (polyme phân tử cao). Chúng là nhựa nhiệt dẻo, nhựa mềm và trở thành nhựa khi đun nóng, cứng lại khi nguội và mềm khi đun nóng lại. Một sự thay đổi vật lý tạo ra sự thay đổi thuận nghịch giữa trạng thái lỏng và rắn bằng cách làm nóng và làm mát. Một số vật liệu đã được phát minh sớm hơn và một số vật liệu còn tương đối mới. Một số là nhựa ứng dụng đa năng và một số vật liệu là vật liệu nhựa quang học được phát triển đặc biệt, được sử dụng cụ thể hơn trong một số lĩnh vực quang học.

Trong thiết kế quang học, chúng ta có thể thấy các loại vật liệu của nhiều công ty khác nhau, chẳng hạn như EP8000, K26R, APL5015, OKP-1, v.v. Chúng đều thuộc về một loại vật liệu nhựa nhất định, các loại sau phổ biến hơn và chúng ta sẽ sắp xếp chúng theo thời gian xuất hiện:

Các ống kính nhựa

• lPMMA/Acrylic:Poly(metyl methacrylat), polymetyl methacrylat (thủy tinh plexi, acrylic). Do giá rẻ, độ truyền qua cao và độ bền cơ học cao nên PMMA là loại kính thay thế phổ biến nhất trong cuộc sống. Hầu hết các loại nhựa trong suốt đều được làm từ PMMA, chẳng hạn như tấm trong suốt, thìa trong suốt và đèn LED nhỏ. ống kính, v.v. PMMA đã được sản xuất hàng loạt từ những năm 1930.
• Tái bút:Polystyrene, polystyrene, là một loại nhựa nhiệt dẻo không màu và trong suốt, cũng như một loại nhựa kỹ thuật, bắt đầu được sản xuất hàng loạt vào những năm 1930. Nhiều hộp xốp trắng, hộp đựng cơm trưa thông dụng trong cuộc sống của chúng ta đều được làm bằng chất liệu PS.
• máy tính:Polycarbonate, polycarbonate, cũng là một loại nhựa nhiệt dẻo vô định hình không màu và trong suốt, đồng thời cũng là một loại nhựa đa năng. Nó chỉ được công nghiệp hóa vào những năm 1960. Khả năng chống va đập của vật liệu PC rất tốt, ứng dụng phổ biến bao gồm xô đựng nước, kính bảo hộ, v.v.
• l COP & COC:Polyme olefin tuần hoàn (COP), Polyme olefin tuần hoàn; Copolyme olefin tuần hoàn (COC) Copolyme olefin tuần hoàn, là vật liệu polyme trong suốt vô định hình có cấu trúc vòng, có liên kết đôi cacbon-cacbon trong vòng. Hydrocacbon tuần hoàn được tạo ra từ các monome olefin tuần hoàn bằng phương pháp tự trùng hợp (COP) hoặc đồng trùng hợp (COC). ) với các phân tử khác (chẳng hạn như ethylene). Các đặc điểm của COP và COC gần như giống nhau. Vật liệu này tương đối mới. Khi nó được phát minh lần đầu tiên, nó chủ yếu được xem xét cho một số ứng dụng liên quan đến quang học. Bây giờ nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp phim, ống kính quang học, màn hình, y tế (chai đóng gói). COP hoàn thành sản xuất công nghiệp vào khoảng năm 1990 và COC hoàn thành sản xuất công nghiệp trước năm 2000.
• l O-PET:Sợi polyester quang polyester, O-PET đã được thương mại hóa ở Osaka vào những năm 2010.

Khi phân tích một vật liệu quang học, chúng ta chủ yếu quan tâm đến các tính chất quang học và cơ học của chúng.

quang họctài sản

• Chỉ số khúc xạ & độ phân tán

Chỉ số khúc xạ và độ phân tán

Từ sơ đồ tóm tắt này có thể thấy rằng các vật liệu nhựa quang học khác nhau về cơ bản được chia thành hai khoảng: một nhóm có chiết suất cao và độ phân tán cao; nhóm còn lại có chiết suất thấp và độ phân tán thấp. So sánh phạm vi chiết suất tùy chọn và độ phân tán của vật liệu thủy tinh, chúng ta sẽ thấy rằng phạm vi chiết suất tùy chọn của vật liệu nhựa là rất hẹp và tất cả các vật liệu nhựa quang học đều có chiết suất tương đối thấp. Nói chung, phạm vi lựa chọn của vật liệu nhựa hẹp hơn và chỉ có khoảng 10 đến 20 loại vật liệu thương mại, điều này hạn chế phần lớn quyền tự do thiết kế quang học về mặt vật liệu.

Chỉ số khúc xạ thay đổi theo bước sóng: Chỉ số khúc xạ của vật liệu nhựa quang học tăng theo bước sóng, chiết suất giảm nhẹ và tổng thể tương đối ổn định.

Chiết suất thay đổi theo nhiệt độ Dn/DT: Hệ số khúc xạ nhiệt độ của nhựa quang học lớn hơn thủy tinh từ 6 đến 50 lần, là giá trị âm, nghĩa là khi nhiệt độ tăng thì chiết suất giảm. Ví dụ: đối với bước sóng 546nm, -20°C đến 40°C, giá trị dn/dT của vật liệu nhựa là -8 đến -15X10^–5/°C, trong khi ngược lại, giá trị của vật liệu thủy tinh NBK7 là 3X10^–6/°C.

• Truyền

Độ truyền qua

Nhắc đến bức tranh này, hầu hết các loại nhựa quang học đều có độ truyền qua trên 90% trong dải ánh sáng khả kiến; chúng cũng có độ truyền qua tốt đối với dải hồng ngoại 850nm và 940nm, phổ biến trong các thiết bị điện tử tiêu dùng. Độ truyền qua của vật liệu nhựa cũng sẽ giảm ở một mức độ nhất định theo thời gian. Nguyên nhân chính là do nhựa hấp thụ tia cực tím trong ánh nắng mặt trời, chuỗi phân tử bị phá vỡ để phân hủy và liên kết chéo, dẫn đến thay đổi tính chất vật lý và hóa học. Biểu hiện vĩ mô rõ ràng nhất là sự ố vàng của vật liệu nhựa.

• Sự lưỡng chiết ứng suất

Khúc xạ ống kính

Lưỡng chiết ứng suất (Lưỡng chiết) là một tính chất quang học của vật liệu. Chiết suất của vật liệu có liên quan đến trạng thái phân cực và hướng truyền của ánh sáng tới. Vật liệu biểu hiện các chiết suất khác nhau đối với các trạng thái phân cực khác nhau. Đối với một số hệ thống, độ lệch chiết suất này rất nhỏ và không ảnh hưởng lớn đến hệ thống, nhưng đối với một số hệ thống quang học đặc biệt, độ lệch này đủ để gây ra sự suy giảm nghiêm trọng về hiệu suất của hệ thống.

Bản thân vật liệu nhựa không có đặc tính dị hướng, nhưng việc ép phun nhựa sẽ tạo ra hiện tượng lưỡng chiết ứng suất. Lý do chính là do ứng suất sinh ra trong quá trình ép phun và sự sắp xếp của các đại phân tử nhựa sau khi làm nguội. Ứng suất thường tập trung gần cổng phun, như thể hiện trong hình bên dưới.

Nguyên tắc thiết kế và sản xuất chung là giảm thiểu hiện tượng lưỡng chiết ứng suất trong mặt phẳng hiệu dụng quang học, đòi hỏi phải có thiết kế hợp lý về cấu trúc thấu kính, khuôn ép phun và các thông số sản xuất. Trong số một số vật liệu, vật liệu PC dễ bị lưỡng chiết ứng suất hơn (lớn hơn khoảng 10 lần so với vật liệu PMMA) và vật liệu COP, COC và PMMA có khả năng lưỡng chiết ứng suất thấp hơn.