Apakah lensa Fresnel optik

Lensa Fresnel mengurangkan jumlah bahan yang diperlukan berbanding dengan kanta konvensional dengan membahagikan lensa ke dalam satu set bahagian anulus sepusat. Lensa Fresnel yang ideal akan mempunyai bilangan bahagian yang tidak terhingga. Dalam setiap bahagian, ketebalan keseluruhan berkurangan berbanding dengan kanta mudah yang setara. Ini secara berkesan membahagikan permukaan lensa standard yang berterusan ke dalam satu set permukaan kelengkungan yang sama, dengan ketidakpastian langkah di antara mereka.

Dalam sesetengah kanta, permukaan melengkung digantikan dengan permukaan rata, dengan sudut yang berbeza di setiap bahagian. Lensa sedemikian boleh dianggap sebagai pelbagai prisma yang diatur dalam fesyen bulat, dengan prisma curam di tepi, dan pusat rata atau sedikit cembung. Dalam kanta Fresnel pertama (dan terbesar), setiap bahagian sebenarnya adalah prisma yang berasingan. Lensa 'Single-piece' Fresnel kemudiannya dihasilkan, digunakan untuk lampu depan kereta, brek, tempat letak kereta, dan giliran lensa isyarat, dan sebagainya. Pada zaman moden, peralatan pengilangan komputer (CNC) atau pencetak 3-D mungkin digunakan untuk mengeluarkan kanta yang lebih kompleks.

Reka bentuk lensa Fresnel membolehkan pengurangan ketebalan yang besar (dan dengan itu jisim dan jumlah bahan), dengan mengorbankan mengurangkan kualiti pencitraan kanta, itulah sebabnya aplikasi pengimejan yang tepat seperti fotografi biasanya masih menggunakan kanta konvensional yang lebih besar.

Kanta Fresnel biasanya diperbuat daripada kaca atau plastik; Saiz mereka bervariasi dari rumah api bersejarah yang besar (saiz meter) hingga sederhana (alat bacaan buku, paparan OHP projektor graf) ke kecil (skrin kamera TLR/SLR, mikro-optik). Dalam banyak kes, mereka sangat nipis dan rata, hampir fleksibel, dengan ketebalan dalam jarak 1 hingga 5 mm (1/32 hingga 3/16 ) .

Kebanyakan kanta Fresnel moden hanya terdiri daripada unsur -unsur refraktif. Walau bagaimanapun, kanta mercusuar cenderung memasukkan kedua -dua unsur -unsur yang membiasakan dan mencerminkan, yang terakhir berada di luar cincin logam yang dilihat dalam gambar -gambar. Walaupun unsur -unsur dalaman adalah bahagian kanta refraktif, unsur -unsur luar mencerminkan prisma, masing -masing melakukan dua pembiasan dan satu refleksi dalaman keseluruhan, mengelakkan kehilangan cahaya yang berlaku dalam refleksi dari cermin perak.

Permohonan

Pengimejan

Lensa fresnel plastik dijual sebagai peranti pembesaran skrin TV

Lensa Fresnel yang digunakan dalam TV CRT mudah alih Sinclair FTV1, yang membesarkan aspek menegak paparan sahaja

Kanta Fresnel digunakan sebagai pembesar tangan yang mudah. Mereka juga digunakan untuk membetulkan beberapa gangguan visual, termasuk gangguan motilitas okular seperti strabismus. [14] Kanta Fresnel telah digunakan untuk meningkatkan saiz visual CRT memaparkan di televisyen saku, terutamanya Sinclair TV80. Mereka juga digunakan dalam lampu isyarat.

Lensa Fresnel digunakan di lori-lori Eropah yang memasuki UK dan Republik Ireland (dan sebaliknya, trak kanan Ireland dan British yang memasuki tanah besar Eropah) untuk mengatasi bintik-bintik buta yang disebabkan oleh pemandu yang mengendalikan lori sementara Duduk di sebelah yang salah dari teksi relatif di tepi jalan kereta itu. Mereka melekat pada tetingkap penumpang.

Satu lagi aplikasi kereta lensa Fresnel adalah penambah pandangan belakang, kerana sudut pandangan lebar lensa yang dilampirkan pada permit tingkap belakang yang memeriksa adegan di belakang kenderaan, terutamanya yang tinggi atau berbulu, lebih berkesan daripada pandangan belakang cermin sahaja.

Kanta Fresnel multi-fokal juga digunakan sebagai sebahagian daripada kamera pengenalan retina, di mana mereka menyediakan pelbagai imej dalam dan luar fokus sasaran penetapan di dalam kamera. Bagi hampir semua pengguna, sekurang -kurangnya salah satu imej akan menjadi tumpuan, dengan itu membolehkan penjajaran mata yang betul.

Kanta Fresnel juga telah digunakan dalam bidang hiburan popular. Artis rock British Peter Gabriel menggunakannya dalam persembahan hidup solo awalnya untuk membesarkan saiz kepalanya, berbeza dengan seluruh tubuhnya, untuk kesan dramatik dan komik. Dalam filem Terry Gilliam Brazil, skrin Fresnel plastik kelihatan seolah -olah sebagai pembesar untuk monitor CRT kecil yang digunakan di seluruh pejabat Kementerian Maklumat. Walau bagaimanapun, mereka kadang -kadang muncul di antara pelakon dan kamera, memutarbelitkan skala dan komposisi tempat kejadian untuk kesan lucu. Filem Pixar Wall-E mempunyai lensa Fresnel dalam tabir di mana protagonis menonton hello muzik, Dolly! diperbesarkan pada iPod.

Fotografi

Canon dan Nikon telah menggunakan kanta fresnel untuk mengurangkan saiz kanta telefoto. Kanta fotografi yang termasuk elemen Fresnel boleh menjadi lebih pendek daripada reka bentuk kanta konvensional yang sepadan. Nikon memanggil fasa teknologi Fresnel.

Kamera Polaroid SX-70 menggunakan reflektor Fresnel sebagai sebahagian daripada sistem tontonannya.

Pandangan dan kamera format yang besar boleh menggunakan lensa Fresnel bersamaan dengan kaca tanah, untuk meningkatkan kecerahan yang dirasakan oleh imej yang diunjurkan oleh lensa ke kaca tanah, dengan itu membantu menyesuaikan fokus dan komposisi.

Pencahayaan

Lensa Lighthouse Inchkeith dan Mekanisme Memandu

Kanta Fresnel kaca berkualiti tinggi digunakan di rumah api, di mana mereka dianggap keadaan seni pada akhir 19 dan melalui pertengahan abad ke-20; Kebanyakan rumah api kini telah bersara lensa fresnel kaca dari perkhidmatan dan menggantikannya dengan aerobeacon yang jauh lebih murah dan lebih tahan lama, yang sering mengandungi kanta fresnel plastik. dan di bawah Fresnel Planar Tengah, untuk menangkap semua cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya. Laluan cahaya melalui unsur -unsur ini boleh termasuk refleksi dalaman, bukannya pembiasan mudah dalam elemen fresnel planar. Kanta ini memberikan banyak manfaat praktikal kepada pereka, pembina, dan pengguna rumah api dan pencahayaan mereka. Antara lain, kanta yang lebih kecil boleh masuk ke ruang yang lebih padat. Penghantaran cahaya yang lebih besar ke atas jarak yang lebih jauh, dan corak yang bervariasi, memungkinkan untuk mengasingkan kedudukan. [Kutipan diperlukan]

Mungkin penggunaan kanta fresnel yang paling meluas, untuk satu masa, berlaku dalam lampu depan kereta, di mana mereka boleh membentuk rasuk selari yang selari dari reflektor parabola untuk memenuhi keperluan untuk corak yang dicelup dan utama, selalunya kedua-duanya dalam unit lampu depan yang sama (seperti itu sebagai reka bentuk H4 Eropah). Atas sebab -sebab ekonomi, berat, dan rintangan kesan, kereta baru telah dibebaskan dengan kanta fresnel kaca, menggunakan reflektor pelbagai dengan kanta polikarbonat biasa. Walau bagaimanapun, lensa Fresnel terus digunakan secara meluas dalam ekor kereta, penanda, dan lampu membalikkan.

Kanta Fresnel kaca juga digunakan dalam instrumen pencahayaan untuk gambar teater dan gerakan (lihat Lantern Fresnel); Instrumen sedemikian sering dipanggil hanya fresnels. Seluruh instrumen terdiri daripada perumahan logam, reflektor, pemasangan lampu, dan lensa Fresnel. Banyak instrumen Fresnel membenarkan lampu dipindahkan berbanding dengan titik fokus lensa, untuk meningkatkan atau mengurangkan saiz rasuk cahaya. Akibatnya, mereka sangat fleksibel, dan sering menghasilkan rasuk yang sempit sebanyak 7 ° atau selebar 70 ° . Lensa Fresnel menghasilkan rasuk yang sangat lembut, jadi sering digunakan sebagai cahaya mencuci. Pemegang di hadapan lensa boleh memegang filem plastik berwarna (gel) untuk menyentuh skrin cahaya atau dawai atau plastik frosted untuk meresapnya. Lensa Fresnel berguna dalam membuat gambar gerakan bukan sahaja kerana keupayaannya untuk memfokuskan rasuk yang lebih cerah daripada lensa biasa, tetapi juga kerana cahaya adalah intensiti yang agak konsisten di seluruh lebar rasuk cahaya.

Sistem Pendaratan Optik di USS Pengangkut Pesawat Angkatan Laut AS Dwight D. Eisenhower

Pengangkut pesawat dan stesen udara tentera laut biasanya menggunakan kanta Fresnel dalam sistem pendaratan optik mereka. Cahaya "bakso" membantu juruterbang dalam mengekalkan cerun meluncur yang betul untuk pendaratan. Di tengah -tengah adalah ambar dan lampu merah yang terdiri daripada kanta Fresnel. Walaupun lampu sentiasa dihidupkan, sudut lensa dari sudut pandang juruterbang menentukan warna dan kedudukan cahaya yang kelihatan. Jika lampu muncul di atas bar mendatar hijau, juruterbang terlalu tinggi. Sekiranya di bawah, juruterbang terlalu rendah, dan jika lampu merah, juruterbang sangat rendah. [Kutipan diperlukan

Unjuran

Penggunaan kanta fresnel untuk unjuran imej mengurangkan kualiti imej, jadi mereka cenderung berlaku hanya di mana kualiti tidak kritikal atau di mana sebahagian besar lensa pepejal akan menjadi larangan. Kanta Fresnel murah boleh dicap atau dibentuk plastik telus dan digunakan dalam projektor overhead dan televisyen unjuran.

Lensa Fresnel panjang fokus yang berbeza (satu collimator, dan satu pemungut) digunakan dalam unjuran komersial dan DIY. Kanta collimator mempunyai panjang fokus yang lebih rendah dan diletakkan lebih dekat dengan sumber cahaya, dan lensa pemungut, yang memfokuskan cahaya ke dalam lensa triplet, diletakkan selepas imej unjuran (panel LCD matriks aktif dalam projektor LCD). Kanta Fresnel juga digunakan sebagai collimators dalam projektor overhead.

Kuasa solar

Oleh kerana kanta fresnel plastik boleh dibuat lebih besar daripada kanta kaca, dan juga lebih murah dan lebih ringan, mereka digunakan untuk menumpukan cahaya matahari untuk pemanasan dalam periuk solar, dalam solar, dan dalam pengumpul solar yang digunakan untuk memanaskan air untuk kegunaan domestik. Mereka juga boleh digunakan untuk menjana stim atau menguasai enjin Stirling.

Lensa Fresnel boleh menumpukan cahaya matahari ke sel solar dengan nisbah hampir 500: 1. [19] Ini membolehkan permukaan sel solar aktif dikurangkan, menurunkan kos dan membolehkan penggunaan sel yang lebih cekap yang sebaliknya akan terlalu mahal. Pada awal abad ke -21, reflektor Fresnel mula digunakan dalam menumpukan tumbuhan tenaga solar (CSP) untuk menumpukan tenaga solar.

Kanta Fresnel boleh digunakan untuk pasir sinter, yang membolehkan percetakan 3D dalam kaca.