菲涅爾透鏡多是由聚烯烴材料注壓而成的薄�,鏡片表面一面為光面,另一面刻錄了由小到大的同心圓�
菲涅爾透鏡 (Fresnel lens) ,又名螺紋透鏡,多是由聚烯烴材料注壓而成的薄�,也有玻璃制作的,鏡片表面一面為光面,另一面刻錄了由小到大的同心圓,它的紋理是根據(jù)光的干涉及擾射以及相�(duì)靈敏度和接收角度要求來設(shè)�(jì)�。透鏡的要求很高。一片優(yōu)�(zhì)的透鏡必須表面光潔,紋理清�,其厚度隨用途而變,多�1mm左右,特性為面積�、厚度薄及偵測距離遠(yuǎn)�
菲涅爾透鏡在很多時(shí)候相�(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡,效果較�,但成本比普通的凸透鏡低很多。多用于�(duì)精度要求不是很高的場�,如幻燈�(jī)、薄膜放大鏡、紅外探測器等�
使用普通的凸透鏡,會(huì)出現(xiàn)邊角變暗、模糊的�(xiàn)�,這是�?yàn)楣獾恼凵渲话l(fā)生在介質(zhì)的交界面,凸透鏡片較�,光在玻璃中直線傳播的部分會(huì)使得光線衰減。如果可以去掉直線傳播的部分,只保留�(fā)生折射的曲面,便能省下大量材料同�(shí)�(dá)到相同的聚光效果。菲涅耳透鏡就是采用這種原理�。菲涅爾透鏡看上去像一片有無數(shù)多�(gè)同心圓紋路(即菲涅耳帶)的玻璃,卻能�(dá)到凸透鏡的效�,如果投射光源是平行光,匯聚投射后能夠保持圖像各處亮度的一��
菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光�(xué)原理,在探測器前方產(chǎn)生一�(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)�,以提高它的探測接收靈敏�。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí),人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”�(jìn)入“高靈敏區(qū)�,這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽�(qiáng)忽弱的脈沖形式輸�,從而強(qiáng)其能量幅��
菲涅爾透鏡作用有兩�(gè):一是聚焦作�,即將熱釋紅外信�(hào)折射(反射)在PIR�,第二�(gè)作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干�(gè)明區(qū)和暗區(qū),使�(jìn)入探測區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信�(hào)�
菲涅爾透鏡,簡單的說就是在透鏡的一�(cè)有等距的齒紋,通過這些齒紋,可以達(dá)到對(duì)指定光譜范圍的光帶�(反射或者折�)的作用。傳�(tǒng)的打磨光�(xué)器材的帶通光�(xué)濾鏡造價(jià)昂貴。菲涅爾透鏡可以極大的降低成��
典型的例子就是PIR。PIR廣泛的用在警�(bào)器上。如果你拿一�(gè)看看,你�(huì)�(fā)�(xiàn)在每�(gè)PIR上都有�(gè)塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡。小帽子的內(nèi)部都刻上了齒�。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右(人體紅外線輻射的峰值)�
菲涅耳透鏡可以把透過窄帶干涉濾光鏡的光聚焦在硅光電二�(jí)探測器的光敏面上,菲涅爾透鏡不能用任何有�(jī)溶液(如酒精等)擦拭,除塵時(shí)可先用蒸餾水或普通凈水沖�,再用脫脂棉擦拭�
�(xiàn)在的相機(jī)�(duì)焦屏都是磨砂毛玻璃菲涅爾透鏡,其�(yōu)�(diǎn)是明亮和亮度均勻。對(duì)焦不�(zhǔn)�(shí),在�(duì)焦屏上的成像是不清晰�。為了配合更精確地對(duì)�,一般在�(duì)焦屏中央裝有裂像和微棱環(huán)裝置。當(dāng)�(duì)焦不�(zhǔn)�(shí),被攝體在對(duì)焦屏中央的像是分裂成兩�(gè)圖像,當(dāng)兩�(gè)分裂的圖像合二為一�(shí),表明對(duì)焦準(zhǔn)確了。AF單反�(jī)的標(biāo)�(zhǔn)�(duì)焦屏一般不�(shè)有裂像裝�,而是刻有一�(gè)小矩形框來表示AF區(qū)域,有些�(duì)焦屏上還刻有局部測光或�(diǎn)測光區(qū)�。早期AF單反�(jī)在光線較暗環(huán)境中�(duì)焦時(shí),往往很難看見�(duì)焦框,就難以判斷相機(jī)是以哪一�(diǎn)來作為對(duì)焦點(diǎn),新一代單反機(jī)�(duì)焦屏上的�(duì)焦點(diǎn)�(huì)�(fā)光,或者有�(duì)焦聲音提�,便于在�(fù)雜環(huán)境中確認(rèn)�(duì)�。不同類型的�(duì)焦屏有不同的用�、拍攝人像可能用如裂像對(duì)焦屏更好,帶橫豎線或刻度的對(duì)焦屏適用于建筑物攝影和文件翻�;中間部分沒有裂像而只有微棱的�(duì)焦屏適用于小光圈鏡頭,它不會(huì)有裂像一邊亮一邊黑的缺�(diǎn)。不少單反相�(jī)焦屏可由用戶自己更換。又稱螺紋透鏡�
1.1什么是菲涅爾透鏡
菲涅爾透鏡是由法國物理�(xué)家奧古斯汀.菲涅爾(Augustin.Fresnel)�(fā)明的,他�1822年最初使用這種透鏡�(shè)�(jì)用于建立一�(gè)玻璃菲涅爾透鏡系統(tǒng)——燈塔透鏡�
菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)是一種微�(xì)�(jié)�(gòu)的光�(xué)元件,從正面看其像一�(gè)飛鏢盤,由一�(huán)一�(huán)的同心圓組成�
1.2基本原理
其工作原理十分簡單:假設(shè)一�(gè)透鏡的折射能量僅僅發(fā)生在光學(xué)表面(如:透鏡表面),拿掉盡可能多的光�(xué)材料,而保留表面的彎曲��
另外一種理解就�,透鏡連續(xù)表面部分“坍陷”到一�(gè)平面�。從剖面�,其表面由一系列鋸齒型凹槽組�,中心部分是橢圓型弧線。每�(gè)凹槽都與相鄰凹槽之間角度不同,但都將光線集中一�,形成中心焦�(diǎn),也就是透鏡的焦�(diǎn)。每�(gè)凹槽都可以看做一�(gè)�(dú)立的小透鏡,把光線�(diào)整成平行光或聚光。這種透鏡還能夠消除部分球形像��
�(shè)�(jì)上來劃分
1.1正菲涅爾透鏡�
光線從一�(cè)�(jìn)入,�(jīng)過菲涅爾透鏡在另一�(cè)出來聚焦成一�(diǎn)或以平行光射�。焦�(diǎn)在光線的另一�(cè),并且是有限共軛�
這類透鏡通常�(shè)�(jì)為準(zhǔn)直鏡(如投影用菲涅爾透鏡,放大鏡)以及聚光鏡(如太陽能用聚光聚熱用菲涅爾透鏡�
2.2�(fù)菲涅爾透鏡�
和正焦菲涅爾透鏡剛好相反,焦�(diǎn)和光線在同一�(cè),通常在其表面�(jìn)行涂�,作為反射面使用�
從結(jié)�(gòu)上劃�
圓形菲涅爾透鏡
菲涅爾透鏡陣列�
菲涅爾透鏡�(yīng)�
菲涅爾透鏡�(yīng)�
柱狀菲涅爾透鏡�
線性菲涅爾透鏡�
衍射菲涅爾透鏡�
菲涅爾反射透鏡�
菲涅爾光束分離器和菲涅爾棱鏡�
通過將數(shù)�(gè)�(dú)立的截面安裝在一�(gè)框架上從而制作出更輕更薄的透鏡,這一想法常被�(rèn)為是由布封伯爵提出的??锥�?1743-1794)提議用單片薄玻璃來研磨出這樣的透鏡。而法國物理學(xué)家兼工程師菲涅耳亦�(duì)這種透鏡在燈塔上的應(yīng)用寄予厚�。根�(jù)史密森學(xué)�(huì)的描��1823�,枚菲涅爾透鏡被用在了吉倫特河口的哥杜昂燈塔(Phare de Cordouan)上;透過它發(fā)射的光線可以�20英里�32千米)以外看�。蘇格蘭物理�(xué)家大�(wèi)·布儒斯特爵士被看作是促使英國在燈塔中使用這種透鏡的推�(dòng)��
國際上有人研制大型菲涅爾透鏡,試圖用于制作太陽能聚光集熱�。菲涅爾透鏡是平面化的聚光鏡,重量輕,價(jià)格比較低,也有點(diǎn)聚焦和線聚焦之分,一般由有機(jī)玻璃或其它透明塑料制成,也有用玻璃制作�,主要用于聚光太陽電池發(fā)電系�(tǒng)�
我國�70年代直至90年代,對(duì)用于太陽能裝置的菲涅爾透鏡開展了研�。有人采用模壓方法加工大面積的柔性透明塑料菲涅爾透鏡,也有人采用組合成型刀具加工直�1.5m的點(diǎn)聚焦菲涅爾透鏡,結(jié)果都不大理想。近�,有人采用模壓方法加工線性玻璃菲涅爾透鏡,但精度不夠,尚需提高� 還有兩種利用全反射原理設(shè)�(jì)的新型太陽能聚光�,雖然尚未獲得實(shí)際應(yīng)用,但具有一定啟�(fā)�。一種是光導(dǎo)纖維聚光�,它由光�(dǎo)纖維透鏡和與之相連的光導(dǎo)纖維組成,陽光通過光纖透鏡聚焦后由光纖傳至� 用處。另一種是熒光聚光�,它�(shí)際上是一種添加熒光色素的透明板(一般為有機(jī)玻璃),可吸收太陽光中與熒光吸收帶波長一致的部分,然后以比吸收帶波長更長的發(fā)射帶波長放出熒光。放出的熒光由于板和周圍介質(zhì)的差�,而在板內(nèi)以全反射的方式導(dǎo)向平板的邊緣面,其聚光比取決于平板面積和邊緣面積之比,很容易 �(dá)�10一100,這種平板�(duì)不同方向的入射光都能吸收,也能吸收散射光,不需要跟蹤太陽�
AF單反�(jī)的標(biāo)�(zhǔn)�(duì)焦屏一般不�(shè)有裂像裝�,而是刻有一�(gè)小矩形框來表示AF區(qū)域,有些�(duì)焦屏上還刻有局部測光或�(diǎn)測光區(qū)�。早期AF單反�(jī)在光線較暗環(huán)境中�(duì)焦時(shí),往往很難看見�(duì)焦框,就難以判斷相機(jī)是以哪一�(diǎn)來作為對(duì)焦點(diǎn),新一代單反機(jī)�(duì)焦屏上的�(duì)焦點(diǎn)�(huì)�(fā)�,或者有�(duì)焦聲音提�,便于在�(fù)雜環(huán)境中確認(rèn)�(duì)�。不同類型的�(duì)焦屏有不同的用�、拍攝人像可能用如裂像對(duì)焦屏更好,帶橫豎線或刻度的對(duì)焦屏適用于建筑物攝影和文件翻�;中間部分沒有裂像而只有微棱的�(duì)焦屏適用于小光圈鏡頭,它不會(huì)有裂像一邊亮一邊黑的缺�(diǎn)。不少相�(jī)焦屏可由用戶自己更換�
菲涅爾透鏡�(yīng)用于多�(gè)�(lǐng)域,包括�
投影顯示:菲涅爾投影電視,背投菲涅爾屏幕,高射投影儀,準(zhǔn)直器�
聚光聚能:太陽能用菲涅爾透鏡,攝影用菲涅爾聚光燈,菲涅爾放大��
航空航海:燈塔用菲涅爾透鏡,菲涅爾飛行模擬�
科技研究:激光檢測系�(tǒng)��
紅外探測:無源移�(dòng)探測��
照明光學(xué):汽車頭燈,交通標(biāo)�,光�(xué)著陸系統(tǒng)�
智能家居:安防系�(tǒng)探測器等
菲涅爾透鏡是一種應(yīng)用十分廣泛的光學(xué)元件,其�(shè)�(jì)和制造設(shè)�(jì)到多�(gè)技�(shù)�(lǐng)域,包括光學(xué)工程,高分子材料工�,CNC�(jī)械加�,金剛石車削工藝,鍍鎳工�;模�、注�、澆鑄等制造工��
維庫電子�,電子知�(shí),一查百��
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