लघु आकार के लेंसों के निर्माण में प्लास्टिक सामग्री और इंजेक्शन मोल्डिंग का उपयोग किया जाता है। प्लास्टिक लेंस की संरचना में लेंस सामग्री, लेंस बैरल, लेंस माउंट, स्पेसर, शेडिंग शीट, प्रेशर रिंग सामग्री आदि शामिल होते हैं।

प्लास्टिक लेंसों के लिए कई प्रकार की सामग्री उपलब्ध हैं, जिनमें से सभी मूल रूप से प्लास्टिक (उच्च आणविक बहुलक) हैं। ये थर्मोप्लास्टिक हैं, यानी ऐसे प्लास्टिक जो गर्म करने पर नरम होकर प्लास्टिक बन जाते हैं, ठंडा करने पर कठोर हो जाते हैं और फिर से गर्म करने पर नरम हो जाते हैं। यह एक भौतिक परिवर्तन है जो गर्म करने और ठंडा करने की प्रक्रिया द्वारा तरल और ठोस अवस्थाओं के बीच प्रतिवर्ती परिवर्तन उत्पन्न करता है। कुछ सामग्रियों का आविष्कार पहले हुआ था और कुछ अपेक्षाकृत नई हैं। कुछ सामान्य उपयोग के लिए प्लास्टिक हैं, और कुछ विशेष रूप से विकसित ऑप्टिकल प्लास्टिक सामग्री हैं, जिनका उपयोग विशिष्ट ऑप्टिकल क्षेत्रों में किया जाता है।

ऑप्टिकल डिज़ाइन में, हम विभिन्न कंपनियों के मटेरियल ग्रेड देख सकते हैं, जैसे EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 इत्यादि। ये सभी एक निश्चित प्रकार के प्लास्टिक मटेरियल से संबंधित हैं, और निम्नलिखित प्रकार अधिक सामान्य हैं, जिन्हें हम उनके प्रचलन के समय के अनुसार क्रमबद्ध करेंगे:

प्लास्टिक के लेंस

• l पीएमएमए/ऐक्रिलिक:पॉली(मिथाइल मेथैक्रिलेट), पॉलीमिथाइल मेथैक्रिलेट (प्लेक्सीग्लास, एक्रिलिक)। अपनी कम कीमत, उच्च पारगम्यता और उच्च यांत्रिक शक्ति के कारण, पीएमएमए जीवन में सबसे आम कांच का विकल्प है। अधिकांश पारदर्शी प्लास्टिक पीएमएमए से बने होते हैं, जैसे पारदर्शी प्लेटें, पारदर्शी चम्मच और छोटे एलईडी लेंस आदि। पीएमएमए का बड़े पैमाने पर उत्पादन 1930 के दशक से हो रहा है।
• पी.एस.:पॉलीस्टाइरीन एक रंगहीन और पारदर्शी थर्मोप्लास्टिक होने के साथ-साथ एक इंजीनियरिंग प्लास्टिक भी है, जिसका बड़े पैमाने पर उत्पादन 1930 के दशक में शुरू हुआ था। हमारे जीवन में आम तौर पर दिखने वाले कई सफेद फोम के डिब्बे और लंच बॉक्स पॉलीस्टाइरीन सामग्री से बने होते हैं।
• पीसी:पॉलीकार्बोनेट एक रंगहीन और पारदर्शी अक्रिस्टलीय ऊष्माप्लास्टिक है, और यह एक सामान्य उपयोग वाला प्लास्टिक है। इसका औद्योगीकरण 1960 के दशक में ही शुरू हुआ था। पॉलीकार्बोनेट सामग्री की प्रभाव प्रतिरोधकता बहुत अच्छी होती है, और इसके सामान्य अनुप्रयोगों में पानी के डिस्पेंसर, बाल्टी, चश्मे आदि शामिल हैं।
• एल.सीओपी और सीओसी:चक्रीय ओलेफिन पॉलिमर (सीओपी), चक्रीय ओलेफिन पॉलिमर; चक्रीय ओलेफिन कोपॉलिमर (सीओसी) एक अक्रिस्टलीय पारदर्शी पॉलिमर पदार्थ है जिसकी संरचना वलय के आकार की होती है, जिसमें कार्बन-कार्बन दोहरे बंध होते हैं। चक्रीय हाइड्रोकार्बन का निर्माण चक्रीय ओलेफिन मोनोमर से स्व-पॉलिमरीकरण (सीओपी) या अन्य अणुओं (जैसे एथिलीन) के साथ कोपॉलिमरीकरण (सीओसी) द्वारा किया जाता है। सीओपी और सीओसी के गुणधर्म लगभग समान हैं। यह पदार्थ अपेक्षाकृत नया है। जब इसका आविष्कार हुआ था, तब इसे मुख्य रूप से कुछ प्रकाशीय अनुप्रयोगों के लिए ही माना जाता था। अब इसका व्यापक रूप से फिल्म, ऑप्टिकल लेंस, डिस्प्ले और चिकित्सा (पैकेजिंग बोतल) उद्योगों में उपयोग किया जाता है। सीओपी का औद्योगिक उत्पादन लगभग 1990 में पूरा हुआ, और सीओसी का औद्योगिक उत्पादन 2000 से पहले पूरा हुआ।
• एल ओ-पीईटी:ऑप्टिकल पॉलिएस्टर फाइबर, ओ-पीईटी का व्यावसायीकरण 2010 के दशक में ओसाका में हुआ था।

किसी प्रकाशीय पदार्थ का विश्लेषण करते समय, हम मुख्य रूप से उसके प्रकाशीय और यांत्रिक गुणों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।

ऑप्टिकल पीसंपत्तियाँ

• अपवर्तनांक और फैलाव

अपवर्तनांक और फैलाव

इस सारांश आरेख से यह देखा जा सकता है कि विभिन्न प्रकाशीय प्लास्टिक सामग्री मूलतः दो श्रेणियों में आती हैं: एक श्रेणी उच्च अपवर्तनांक और उच्च विक्षेपण वाली है; दूसरी श्रेणी निम्न अपवर्तनांक और निम्न विक्षेपण वाली है। कांच सामग्री के अपवर्तनांक और विक्षेपण की वैकल्पिक सीमा की तुलना करने पर, हम पाते हैं कि प्लास्टिक सामग्री के अपवर्तनांक की वैकल्पिक सीमा बहुत संकीर्ण है, और सभी प्रकाशीय प्लास्टिक सामग्रियों का अपवर्तनांक अपेक्षाकृत कम होता है। सामान्यतः, प्लास्टिक सामग्रियों के विकल्पों की सीमा संकीर्ण है, और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सामग्री श्रेणियों की संख्या केवल 10 से 20 तक ही है, जो सामग्री के संदर्भ में प्रकाशीय डिजाइन की स्वतंत्रता को काफी हद तक सीमित करती है।

तरंगदैर्ध्य के साथ अपवर्तनांक में परिवर्तन होता है: प्रकाशीय प्लास्टिक पदार्थों का अपवर्तनांक तरंगदैर्ध्य के साथ बढ़ता है, अपवर्तनांक थोड़ा घटता है, और कुल मिलाकर अपेक्षाकृत स्थिर रहता है।

तापमान के साथ अपवर्तनांक में परिवर्तन (Dn/DT): प्रकाशीय प्लास्टिक का अपवर्तनांक गुणांक कांच की तुलना में 6 से 50 गुना अधिक होता है, जो एक ऋणात्मक मान है। इसका अर्थ है कि तापमान बढ़ने पर अपवर्तनांक घटता है। उदाहरण के लिए, 546 एनएम तरंगदैर्ध्य के लिए, -20°C से 40°C तापमान पर, प्लास्टिक पदार्थ का dn/dT मान -8 से -15X10^–5/°C होता है, जबकि इसके विपरीत, कांच पदार्थ NBK7 का मान 3X10^–6/°C होता है।

• संचरण

पारगम्यता

इस चित्र को देखकर स्पष्ट है कि अधिकांश ऑप्टिकल प्लास्टिक दृश्य प्रकाश बैंड में 90% से अधिक पारगम्यता रखते हैं; उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में आम तौर पर पाए जाने वाले 850nm और 940nm के अवरक्त बैंड के लिए भी इनकी पारगम्यता अच्छी होती है। समय के साथ प्लास्टिक सामग्री की पारगम्यता कुछ हद तक कम हो जाती है। इसका मुख्य कारण यह है कि प्लास्टिक सूर्य की पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करता है, जिससे आणविक श्रृंखला टूटकर विघटित और क्रॉस-लिंक हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप भौतिक और रासायनिक गुणों में परिवर्तन होता है। इसका सबसे स्पष्ट स्थूल प्रभाव प्लास्टिक सामग्री का पीला पड़ना है।

• तनाव द्विअपवर्तन

लेंस अपवर्तन

तनाव द्विअपवर्तन (Birefringens) पदार्थों का एक प्रकाशीय गुण है। पदार्थों का अपवर्तनांक आपतित प्रकाश की ध्रुवीकरण अवस्था और संचरण दिशा से संबंधित होता है। विभिन्न ध्रुवीकरण अवस्थाओं के लिए पदार्थों के अपवर्तनांक भिन्न-भिन्न होते हैं। कुछ प्रणालियों के लिए, यह अपवर्तनांक विचलन बहुत कम होता है और प्रणाली पर इसका कोई खास प्रभाव नहीं पड़ता, लेकिन कुछ विशेष प्रकाशीय प्रणालियों के लिए, यह विचलन प्रणाली के प्रदर्शन में गंभीर गिरावट का कारण बन सकता है।

प्लास्टिक पदार्थों में स्वयं विषमदैशिक गुण नहीं होते, लेकिन इंजेक्शन मोल्डिंग के माध्यम से इनमें तनाव द्विअपवर्तन उत्पन्न हो जाता है। इसका मुख्य कारण इंजेक्शन मोल्डिंग के दौरान उत्पन्न तनाव और ठंडा होने के बाद प्लास्टिक के वृहद अणुओं की संरचना है। तनाव आमतौर पर इंजेक्शन पोर्ट के पास केंद्रित होता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

सामान्य डिजाइन और उत्पादन सिद्धांत प्रकाशीय प्रभावी तल में तनाव द्विअपवर्तन को न्यूनतम करना है, जिसके लिए लेंस संरचना, इंजेक्शन मोल्डिंग मोल्ड और उत्पादन मापदंडों का उचित डिजाइन आवश्यक है। कई सामग्रियों में से, पीसी सामग्री तनाव द्विअपवर्तन के प्रति अधिक संवेदनशील होती है (पीएमएमए सामग्री की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक), जबकि सीओपी, सीओसी और पीएमएमए सामग्रियों में तनाव द्विअपवर्तन कम होता है।