Wat is optische fresnellens

De Fresnel -lens vermindert de benodigde hoeveelheid materiaal in vergelijking met een conventionele lens door de lens te verdelen in een reeks concentrische ringvormige secties. Een ideale Fresnel -lens zou een oneindig aantal secties hebben. In elke sectie wordt de totale dikte verlaagd in vergelijking met een equivalente eenvoudige lens. Dit verdeelt effectief het continue oppervlak van een standaardlens in een reeks oppervlakken van dezelfde kromming, met stapsgewijze discontinuïteiten daartussen.

In sommige lenzen worden de gebogen oppervlakken vervangen door vlakke oppervlakken, met een andere hoek in elke sectie. Een dergelijke lens kan worden beschouwd als een scala aan prisma's op een cirkelvormige manier, met steilere prisma's aan de randen en een plat of enigszins convex centrum. In de eerste (en grootste) Fresnel -lenzen was elke sectie eigenlijk een afzonderlijk prisma. 'Single-Piece' Fresnel-lenzen werden later geproduceerd, worden gebruikt voor koplampen voor auto's, rem-, parkeer- en draai-signaallenzen, enzovoort. In de moderne tijd kunnen computergestuurde freesapparatuur (CNC) of 3D-printers worden gebruikt om complexere lenzen te produceren.

Fresnel -lensontwerp maakt een aanzienlijke diktevermindering (en dus massa en volume materiaal) mogelijk, ten koste van het verminderen van de beeldvormingskwaliteit van de lens, daarom gebruiken precieze beeldvormingstoepassingen zoals fotografie meestal nog steeds grotere conventionele lenzen.

Fresnel -lenzen zijn meestal gemaakt van glas of plastic; Hun grootte varieert van grote (oude historische vuurtorens, metergrootte) tot medium (boeklezenhulpmiddelen, OHP-weergave Grafiekprojectoren) naar Small (TLR/SLR-cameraschermen, micro-optica). In veel gevallen zijn ze erg dun en plat, bijna flexibel, met diktes in het bereik van 1 tot 5 mm (1 ⁄ 32 tot 3 ⁄ 16 in).

De meeste moderne Fresnel -lenzen bestaan ​​alleen uit brekingselementen. Vuurtorenlenzen omvatten echter de neiging om zowel brekings- als reflecterende elementen te bevatten, waarbij de laatste buiten de metalen ringen in de foto's wordt gezien. Hoewel de binnenelementen delen van brekingslenzen zijn, reflecteren de buitenelementen prisma's, die elk twee brekingen en één totale interne reflectie uitvoeren, waardoor het lichtverlies dat optreedt bij reflectie van een verzilverde spiegel.

Sollicitatie

In beeld brengen

Een plastic fresnellens verkocht als een vergrotingsapparaat van tv-scherm

De Fresnel -lens die worden gebruikt in de Sinclair FTV1 draagbare CRT -tv, die alleen het verticale aspect van het display vergroot

Fresnel-lenzen worden gebruikt als eenvoudige met de hand gehouden vergrootders. Ze worden ook gebruikt om verschillende visuele aandoeningen te corrigeren, waaronder oculaire motiliteitsstoornissen zoals Strabismus. [14] Fresnel -lenzen zijn gebruikt om de visuele grootte van CRT -displays in pocket -televisies te vergroten, met name de Sinclair TV80. Ze worden ook gebruikt in verkeerslichten.

Fresnel-lenzen worden gebruikt in de Europese leners van linkshandige drive die het VK en de Republiek Ierland binnenkomen (en vice versa, Ierse en Britse vrachtwagens met de rechterhand die het vasteland van Europa binnenkomen) om de blinde vlekken te overwinnen die wordt veroorzaakt door de bestuurder die de vrachtwagen opereert terwijl de vrachtwagen die de vrachtwagen exploiteert terwijl Zittend aan de verkeerde kant van de cabine ten opzichte van de kant van de weg, staat de auto aan. Ze hechten zich aan het venster aan de passagierszijde.

Een andere auto-toepassing van een Fresnel-lens is een achteraanzichtversterker, omdat de brede uitzichthoek van een lens die aan de achterruit zijn bevestigd, het tafereel achter een voertuig kan onderzoeken, met name een lange of blufstaart, effectiever dan een achteruitkijk Mirror alleen.

Multi-focale Fresnel-lenzen worden ook gebruikt als onderdeel van Retina-identificatiecamera's, waar ze meerdere in- en out-of-focus afbeeldingen bieden van een fixatiedoel in de camera. Voor vrijwel alle gebruikers zal ten minste een van de afbeeldingen scherp zijn, waardoor de juiste ooguitlijning mogelijk is.

Fresnel -lenzen zijn ook gebruikt op het gebied van populair entertainment. De Britse rockartiest Peter Gabriel maakte er gebruik van in zijn vroege solo -live -uitvoeringen om de grootte van zijn hoofd te vergroten, in tegenstelling tot de rest van zijn lichaam, voor dramatisch en komisch effect. In de Terry Gilliam -film Brazilië verschijnen plastic Fresnel -schermen schijnbaar als vergrootders voor de kleine CRT -monitoren die in de kantoren van het ministerie van Informatie worden gebruikt. Ze verschijnen echter af en toe tussen de acteurs en de camera, waardoor de schaal en de samenstelling van de scène tot humoristisch effect wordt vervormd. De Pixar Movie Wall-E beschikt over een Fresnel-lens in de scènes waar de hoofdrolspeler naar de musical HELO, Dolly kijkt! vergroot op een iPod.

Fotografie

Canon en Nikon hebben Fresnel -lenzen gebruikt om de grootte van telelenzen te verminderen. Fotografische lenzen met Fresnel -elementen kunnen veel korter zijn dan overeenkomstige conventionele lensontwerp. Nikon noemt de technologische fase Fresnel.

De Polaroid SX-70-camera gebruikte een Fresnel-reflector als onderdeel van het kijksysteem.

View en grote formaatcamera's kunnen een fresnellens gebruiken in combinatie met het grondglas, om de waargenomen helderheid van het beeld te vergroten dat door een lens op het grondglas wordt geprojecteerd, waardoor de focus en compositie wordt geholpen.

Verlichting

Inchkeith Lighthouse -lens en aandrijfmechanisme

Hoogwaardige glazen Fresnel-lenzen werden gebruikt in vuurtorens, waar ze in de late 19e en het midden van de 20e eeuw werden beschouwd als state of the art; De meeste vuurtorens hebben nu gepensioneerde glazen Fresnel -lenzen uit dienst en vervangen ze door veel minder dure en duurzamer aerobeacons, die zelf vaak plastic fresnellenzen bevatten. [Citaat nodig] vuurtoren in de vuurtoren, bevat meestal extra ringvormige prismatische elementen, gerangschikt in gefacete domees hierboven en onder de centrale vlakke Fresnel, om al het licht uit de lichtbron te vangen. Het lichte pad door deze elementen kan een interne reflectie omvatten, in plaats van de eenvoudige breking in het vlakke Fresnel -element. Deze lenzen zorgden voor veel praktische voordelen aan de ontwerpers, bouwers en gebruikers van vuurtorens en hun verlichting. Kleinere lenzen kunnen onder andere in meer compacte ruimtes passen. Grotere lichttransmissie over langere afstanden, en gevarieerde patronen, maakten het mogelijk om een ​​positie te trianguleren. [Citaat nodig]

Misschien is het meest voorkomende gebruik van Fresnel-lenzen voor een tijdje plaatsgevonden in koplampen in de auto, waar ze de ruwweg parallelle bundel van de parabolische reflector kunnen vormen om te voldoen als het Europese H4 -ontwerp). Om redenen van economie, gewicht en impactweerstand zijn nieuwere auto's verdeeld met glazen fresnellenzen, met behulp van veelzijdige reflectoren met gewone polycarbonaatlenzen. Fresnel -lenzen gaan echter door in breed gebruik in de auto -staart-, marker- en omkeringslichten.

Glazen Fresnel -lenzen worden ook gebruikt in lichtinstrumenten voor theater- en films (zie Fresnel Lantern); Dergelijke instrumenten worden vaak eenvoudig fresnels genoemd. Het hele instrument bestaat uit een metalen behuizing, een reflector, een lampassemblage en een fresnellens. Veel Fresnel -instrumenten laten toe dat de lamp wordt verplaatst ten opzichte van het brandpunt van de lens, om de grootte van de lichtstraal te verhogen of te verminderen. Als gevolg hiervan zijn ze zeer flexibel en kunnen ze vaak een straal produceren zo smal als 7 ° of zo breed als 70 ° . De Fresnel-lens produceert een zeer zachte randen, dus wordt vaak gebruikt als een waslicht. Een houder voor de lens kan een gekleurde plastic film (gel) bevatten om het licht- of draadschermen of matte plastic te tint om het te verspreiden. De Fresnel -lens is nuttig bij het maken van films, niet alleen vanwege het vermogen om de straal helderder te concentreren dan een typische lens, maar ook omdat het licht een relatief consistente intensiteit is over de gehele breedte van de lichtstraal.

Optisch landingssysteem op het Amerikaanse marine vliegdekschip USS Dwight D. Eisenhower

Vliegtuigdragers en marine -luchtstations gebruiken meestal Fresnel -lenzen in hun optische landingssystemen. Het "gehaktbal" -licht helpt de piloot bij het handhaven van de juiste glijhelling voor de landing. In het midden zijn barnsteen- en rode lichten samengesteld uit Fresnel -lenzen. Hoewel de lichten altijd aan zijn, bepaalt de hoek van de lens vanuit het oogpunt van de piloot de kleur en positie van het zichtbare licht. Als de lichten boven de groene horizontale balk verschijnen, is de piloot te hoog. Als het hieronder is, is de piloot te laag en als de lichten rood zijn, is de piloot erg laag. [Citaat nodig

Projectie

Het gebruik van fresnellenzen voor beeldprojectie vermindert de beeldkwaliteit, dus ze komen meestal alleen voor wanneer de kwaliteit niet kritisch is of waar het grootste deel van een vaste lens onbetaalbaar zou zijn. Goedkope Fresnel -lenzen kunnen worden gestempeld of gevormd van transparant plastic en worden gebruikt in overheadprojectoren en projectietelevisies.

Fresnel -lenzen van verschillende brandpuntsafstand (één collimator en één verzamelaar) worden gebruikt in commerciële en doe -het -zelfprojectie. De collimatorlens heeft de lagere brandpuntsafstand en wordt dichter bij de lichtbron geplaatst, en de collectorlens, die het licht in de triplet -lens richt, wordt geplaatst na het projectiebeeld (een actief matrix LCD -paneel in LCD -projectoren). Fresnel -lenzen worden ook gebruikt als collimators in overheadprojectoren.

Zonne-energie

Aangezien plastic fresnellenzen groter kunnen worden gemaakt dan glazen lenzen, en ook veel goedkoper en lichter zijn, worden ze gebruikt om zonlicht te concentreren op verwarming in zonnekokers, in zonne -mastjes en bij zonne -verzamelaars die worden gebruikt om water te verwarmen voor huiselijk gebruik. Ze kunnen ook worden gebruikt om stoom te genereren of om een ​​Stirling -motor van stroom te voorzien.

Fresnel -lenzen kunnen zonlicht zich concentreren op zonnecellen met een verhouding van bijna 500: 1. [19] Hierdoor kan het actieve zonneceloppervlak worden verlaagd, de kosten verlaagt en het gebruik van efficiëntere cellen die anders te duur zouden zijn. In het begin van de 21e eeuw begonnen de reflectoren van Fresnel te worden gebruikt bij het concentreren van zonne -energie (CSP) planten om zonne -energie te concentreren.

Fresnel -lenzen kunnen worden gebruikt om zand te sinteren, waardoor 3D -printen in glas mogelijk zijn.