Vad är optisk fresnel -objektiv

Fresnel -linsen minskar mängden material som krävs jämfört med en konventionell lins genom att dela linsen i en uppsättning koncentriska ringformade sektioner. En idealisk Fresnel -objektiv skulle ha ett oändligt antal sektioner. I varje sektion minskas den totala tjockleken jämfört med en ekvivalent enkel lins. Detta delar effektivt den kontinuerliga ytan på en standardlins i en uppsättning ytor av samma krökning, med stegvis avbrott mellan dem.

I vissa linser ersätts de böjda ytorna med platta ytor, med en annan vinkel i varje sektion. En sådan lins kan betraktas som en mängd prismor arrangerade på ett cirkulärt sätt, med brantare prismor på kanterna och ett platt eller något konvext centrum. I de första (och största) Fresnel -linserna var varje sektion faktiskt ett separat prisma. "Single-Piece" Fresnel-linser producerades senare, som användes för bilstrålkastare, broms, parkering och blinkningslinser och så vidare. I modern tid kan datorkontrollerad malningsutrustning (CNC) eller 3D-skrivare användas för att tillverka mer komplexa linser.

Fresnel -linsdesign möjliggör en betydande minskning av tjockleken (och därmed massa och massa material), på bekostnad av att minska linsens avbildningskvalitet, varför exakta avbildningsapplikationer som fotografering vanligtvis fortfarande använder större konventionella linser.

Fresnel -linser är vanligtvis tillverkade av glas eller plast; Deras storlek varierar från stora (gamla historiska fyrar, mätarstorlek) till medium (bokläsning av aids, OHP-vy Grafprojektorer) till små (TLR/SLR-kameraskärmar, mikrooptik). I många fall är de mycket tunna och platta, nästan flexibla, med tjocklekar i intervallet 1 till 5 mm (1 ⁄ 32 till 3 ⁄ 16 tum).

De flesta moderna Fresnel -linser består endast av brytningselement. Lighthouse -linser tenderar emellertid att inkludera både brytande och reflekterande element, den senare ligger utanför metallringarna som ses på fotografierna. Medan de inre elementen är delar av brytningslinser, återspeglar de yttre elementen prismor, som var och en utför två brytningar och en total intern reflektion, vilket undviker den ljusförlust som uppstår i reflektion från en silverad spegel.

Ansökan

Avbildning

En plast Fresnel-objektiv som säljs som en TV-skärmförstorande enhet

Fresnel -linsen som används i Sinclair FTV1 Portable CRT TV, som förstorar den vertikala aspekten av skärmen endast

Fresnel-linser används som enkla handhållna förstorare. De används också för att korrigera flera visuella störningar, inklusive okulära motoritetsstörningar som strabismus. [14] Fresnel -linser har använts för att öka den visuella storleken på CRT -skärmar i fick -tv -apparater, särskilt Sinclair TV80. De används också i trafikljus.

Fresnel-linser används i europeiska lastbilar med vänster-drive in i Storbritannien och Irland (och vice versa, höger-hand-drive irländska och brittiska lastbilar som kommer in i fastlands-Europa) för att övervinna de blinda fläckarna som orsakas av föraren som driver lastbilen medan du Sitter på fel sida av hytten relativt sidan av vägen bilen är på. De fästs vid fönstret för passagerarsidan.

En annan bilapplikation av en Fresnel-objektiv är en bakvyförstärkare, eftersom den breda synvinkeln på en lins fäst vid bakfönstret tillåter att undersöka scenen bakom ett fordon, särskilt en hög eller bluff-tailed, mer effektivt än en bakre bild spegel ensam.

Multifokala Fresnel-linser används också som en del av näthinnans identifieringskameror, där de tillhandahåller flera bilder i och out-of-focus av ett fixeringsmål inuti kameran. För praktiskt taget alla användare kommer åtminstone en av bilderna att vara i fokus, vilket möjliggör korrekt ögoninriktning.

Fresnel -linser har också använts inom området populär underhållning. Den brittiska rockkonstnären Peter Gabriel använde dem i sina tidiga solo -liveföreställningar för att förstora storleken på hans huvud, i motsats till resten av hans kropp, för dramatisk och komisk effekt. I Terry Gilliam -filmen Brasilien verkar plast Fresnel -skärmar till synes som förstorare för de små CRT -skärmar som används i hela informationsministeriet. Men de visas ibland mellan skådespelarna och kameran och snedvrider scenens skala och sammansättning till humoristisk effekt. Pixar Movie Wall-E har en Fresnel-objektiv i scenerna där huvudpersonen tittar på musikalen Hello, Dolly! förstorad på en iPod.

Fotografi

Canon och Nikon har använt Fresnel -linser för att minska storleken på telelinser. Fotografiska linser som inkluderar Fresnel -element kan vara mycket kortare än motsvarande konventionell linsdesign. Nikon kallar teknikfasen Fresnel.

Polaroid SX-70-kameran använde en Fresnel-reflektor som en del av sitt visningssystem.

Visa och stora formatkameror kan använda en Fresnel -objektiv i samband med markglaset, för att öka den upplevda ljusstyrkan på den bild som projiceras av en lins på markglaset och därmed hjälpa till att justera fokus och komposition.

Belysning

InchKeith Lighthouse Lens and Drive Mechanism

Glasfresnellinser av hög kvalitet användes i fyrar, där de betraktades som toppmodern i slutet av 1800-talet och genom mitten av 1900-talet; De flesta fyrar har nu pensionerade glasfresnellinser från service och ersatt dem med mycket billigare och mer hållbara aerobeacons, som själva ofta innehåller plastfesnellinser. [Citation behövs] Lighthouse Fresnel Lens Systems vanligtvis inkluderar extra ringformiga prismatiska element, arrayade i fasade domar ovan och under den centrala plana Fresnel, för att fånga allt ljus som släpps ut från ljuskällan. Den ljusvägen genom dessa element kan inkludera en intern reflektion snarare än den enkla brytningen i det plana fresnelelementet. Dessa linser gav många praktiska fördelar till designers, byggare och användare av fyrar och deras belysning. Bland annat kan mindre linser passa in i mer kompakta utrymmen. Större ljusöverföring över längre avstånd och olika mönster gjorde det möjligt att triangulera en position. [Citation behövs]

Kanske inträffade den mest utbredda användningen av Fresnel-linser, under en tid, i bilstrålkastare, där de kan forma den ungefär parallella strålen från den paraboliska reflektorn för att uppfylla kraven för doppade och huvudstrålmönster, ofta båda i samma strålkastare (sådana som den europeiska H4 -designen). På grund av ekonomi, vikt och slagmotstånd har nyare bilar dispenserat med glasfresnellinser, med mångfacetterade reflektorer med vanliga polykarbonatlinser. Fresnel -linser fortsätter emellertid i stor användning i bilsvans, markör och vändande ljus.

Glass Fresnel -linser används också i belysningsinstrument för teater och film (se Fresnel Lantern); Sådana instrument kallas ofta helt enkelt fresnels. Hela instrumentet består av ett metallhus, en reflektor, en lampenhet och en Fresnel -objektiv. Många Fresnel -instrument tillåter lampan att röras relativt linsens kontaktpunkt, för att öka eller minska storleken på ljusstrålen. Som ett resultat är de mycket flexibla och kan ofta producera en stråle så smal som 7 ° eller så bred som 70 ° . Fresnel-linsen producerar en mycket mjukkantad stråle, så används ofta som tvättljus. En hållare framför linsen kan hålla en färgad plastfilm (gel) för att tona ljus eller trådskärmar eller frostad plast för att diffundera den. Fresnel -linsen är användbar vid tillverkning av rörelser inte bara på grund av dess förmåga att fokusera strålen ljusare än en typisk lins, utan också för att ljuset är en relativt konsekvent intensitet över hela ljusets bredd.

Optiskt landningssystem på US Navy Aircraft Carrier USS Dwight D. Eisenhower

Flygplanföretag och marinluftstationer använder vanligtvis Fresnel -linser i sina optiska landningssystem. "Meatball" -ljuset hjälper piloten att upprätthålla rätt glidlutning för landningen. I mitten finns bärnstens och röda lampor bestående av Fresnel -linser. Även om lamporna alltid tänds bestämmer linsens vinkel från pilotens synvinkel färgen och positionen för det synliga ljuset. Om lamporna visas ovanför den gröna horisontella stången är piloten för hög. Om det är nedan är piloten för låg, och om lamporna är röda är piloten mycket låg. [Citation behövs

Utsprång

Användningen av Fresnel -linser för bildprojektion minskar bildkvaliteten, så de tenderar att endast förekomma när kvaliteten inte är kritisk eller där huvuddelen av en fast lins skulle vara oöverkomlig. Billiga Fresnel -linser kan stämplas eller gjutas av transparent plast och används i overheadprojektorer och projektions -tv -apparater.

Fresnel -linser med olika brännvidd (en kollimator och en samlare) används i kommersiella och DIY -projektion. Kollimatorlinsen har den lägre brännvidden och placeras närmare ljuskällan, och samlarobjektivet, som fokuserar ljuset i tripletslinsen, placeras efter projektionsbilden (en aktiv matris LCD -panel i LCD -projektorer). Fresnel -linser används också som kollimatorer i overheadprojektorer.

Solkraft

Eftersom plastfesnellinser kan göras större än glaslinser, såväl som att de är mycket billigare och lättare, används de för att koncentrera solljus för uppvärmning i solkokare, i solfamrater och i solinsamlingar som används för att värma vatten för hushållsbruk. De kan också användas för att generera ånga eller för att driva en Stirling -motor.

Fresnel -linser kan koncentrera solljus på solceller med ett förhållande av nästan 500: 1. [19] Detta gör att den aktiva solcellytan kan reduceras, sänker kostnaden och tillåter användning av effektivare celler som annars skulle vara för dyra. I början av 2000 -talet började Fresnel -reflektorer användas för att koncentrera solkraftverk (CSP) för att koncentrera solenergi.

Fresnel -linser kan användas för att sintra sand, vilket tillåter 3D -utskrift i glas.