Lentes de vidrio y plástico

En un entorno de producción en gran volumen, los componentes ópticos o los sistemas ópticos requieren materiales de bajo coste y técnicas de fabricación económicas. La óptica de plástico se utiliza con frecuencia hoy en día principalmente por esta razón. Los materiales ópticos plásticos también son más ligeros, presentan mayor resistencia al impacto y ofrecen más posibilidades de configuración que los materiales de vidrio. La flexibilidad de configuración es una de las mayores ventajas de la óptica de plástico. Por ejemplo, se pueden moldear lentes aspéricas y formas elaboradas, como lentes con soportes de montaje integrales, espaciadores y elementos de montaje para un alineamiento sencillo.

Sin embargo, existen algunos problemas que deben considerarse cuando se utiliza el plástico como material óptico. El principal inconveniente del plástico es su tolerancia relativamente baja al calor. El plástico se funde a una temperatura mucho más baja que el vidrio. Es menos resistente al desgaste superficial y a los químicos. La adherencia de los recubrimientos en plástico es generalmente menor que en el vidrio debido a la limitación de temperatura en la que se depositan los recubrimientos, derivada de la baja temperatura de fusión del plástico. Además, la durabilidad de los recubrimientos en lentes plásticas es menos robusta que en el vidrio. Además, los recubrimientos en plástico a menudo se craquean con el tiempo. El uso de depósito asistido por iones para recubrimientos plásticos ofrece recubrimientos más duros y duraderos en plástico.

La elección de materiales plásticos ópticos es muy limitada, lo que significa que no hay mucha libertad en el proceso de diseño óptico. Una limitación muy importante es el alto coeficiente térmico de expansión y un cambio relativamente grande del índice de refracción con la temperatura. El índice de refracción de los materiales plásticos disminuye con la temperatura (aumenta en los vidrios), y el cambio es aproximadamente 50 veces mayor que en el vidrio. El coeficiente de expansión térmica del plástico es aproximadamente 10 veces más alto que el del vidrio.

Los sistemas ópticos de alta calidad se pueden diseñar con una combinación de lentes de vidrio y plástico. En combinación con componentes de vidrio en el sistema, las lentes plásticas pueden reducir tremendamente el precio y la complejidad del sistema óptico. Cuando el poder óptico se distribuye principalmente en los componentes de vidrio del sistema, con uno o dos corretores aspéricos plásticos de bajo poder, las aberraciones ópticas, especialmente la distorsión en sistemas de campo de visión ancho, se pueden eliminar muy eficientemente. Los elementos plásticos de bajo poder se utilizan para minimizar el efecto en el enfoque con el cambio de temperatura.