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菲涅尔透镜的作用和原理介绍

时间:2021-11-03  来源:东莞市连隆光电技术有限公司

菲涅尔透镜,也称为螺纹镜片,是由法国物理学家奥古斯丁·菲涅尔(Augustin-JeanFresnel)发明的一种镜片。这一设计最初应用在灯塔上,它能制造出更大口径的镜头,并且具有比普通镜头更短的焦距,而且重量和体积都更小。与以前的镜头相比,菲涅耳镜头更薄,因而能传送更多的光线,使灯塔即使距离很远也能看到。

菲涅尔透镜是一种应用非常广泛的光学元件,从设计与制造到多种技术领域,包括光学工程、高分子材料工程、CNC机械加工、金刚石车削、镀镍工艺;模压、注塑、浇注等制造工艺。

菲涅尔透镜又名螺纹透镜,它主要是由聚烯烃类物质注入而成的薄片,也有玻璃制成。透镜的表面是一面光面,另一面刻录一小部分的同心圆,其纹理是利用光的干涉和干扰,根据相对灵敏度和接收角度的要求而设计,镜头有很多要求。

一块高质量的镜头必须是表面光洁、纹理清晰,其厚度随用途而变化,多在1毫米左右,特点是面积大、厚度薄、探测距离远。在许多情况下,菲涅尔的透镜是一种类似于红外和可见光的凸透镜,效果更好,但成本却远低于一般凸镜。常用于对幻灯机、薄膜放大镜、红外线探测器等精度要求较低的场合。

菲涅尔透镜

菲涅尔透镜的作用:

利用透镜的特殊光学原理,菲涅尔透镜在检测器前产生一种可变的「盲区」和「高敏区」,以提高其探测接收的灵敏度。人在镜头前行走时,由人体发出的红外线不断交替从“盲区”进入“高敏区”,这使得接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式出现。

菲涅尔透镜有两个作用:一是聚焦作用,PIR上即将释放的热释放红外线信号折射(反射),第二个作用是把探测区域划分为若干明区和暗区,使进入探测区域的运动物体以温度变化的形式在PIR上产生变化热释放红外信号。

菲涅尔透镜,简单地说就是在镜片的一边有等距的齿纹,通过这些齿纹可以起到光带通(反射或折射)作用。常规的带通光学滤镜打磨方法成本较高。菲涅尔透镜能大大降低成本。

PIR就是典型的例子。PIR广泛应用于警报系统。只要你看一看,就会发现每个PIR上都有一个塑料帽。那是菲涅尔镜头。小帽里面全被雕刻着齿纹。这台菲涅尔镜头能把入射光的频率峰值限制在10微米(人体红外辐射的峰值)。

利用菲涅耳透镜可以将透过窄带干涉滤光镜的光线聚焦到硅光电二阶检测器的感光面上,菲涅尔镜片不能用任何有机溶液(如酒精等)擦洗,可先用蒸馏水或普通净水冲洗,再用脱脂棉擦拭。

目前摄像机对焦屏幕均为磨砂毛玻璃菲涅尔镜头,其优点是光亮,亮度均匀。焦点不准时,焦屏上的成像也不清楚。为配合更精确的聚焦,裂像和微棱环装置通常安装在对焦屏的中心。如果聚焦不准,被摄体在对焦屏中心的像是分裂为两张,当两张分裂的影像合并为一,就能精确地对焦。AF单反相机标准对焦屏一般不设置裂片装置,而是刻有一小矩形框表示AF区,有的对焦屏幕上还刻有局部测光或点测光区域。初期的AF单反机在光线较暗的环境下对焦时,常常很难看到对焦框,也就难以判断相机所采用的哪一点作为对焦焦点,新一代单反机对焦屏上的焦点会发光,或有对焦声音提示,便于在复杂环境中进行对焦。各种对焦屏有不同的用途,对焦屏幕可用于对焦屏幕等拍摄。对焦屏幕采用横竖线或刻度对焦屏幕,适合建筑物摄影和翻转文件;中段无裂像但只有微棱式对焦屏适用于小光圈镜头,它不会有一边亮一边黑的缺点。很多单反相机的焦屏可以由用户自己更换。也叫螺纹镜片。

菲涅尔镜头原理:

FresnelLens是一种微结构光学器件,从正面观察它就像一个飞镖盘,由一环一环的同心圆构成。这种方法非常简单:假定一个透镜的折射能量仅发生在光学表面(例如:镜片表面),并尽可能多地去除光学材料,同时保持镜面的弯曲。

另一种理解是,镜头的连续面部分“塌陷”到一面。它的表面由一系列锯齿形凹槽组成,中心部分为椭圆形弧线。每一个凹槽和相邻的凹槽有角度不同,但是都能使光线聚集在一起,从而形成一个中心焦点,即镜头的焦点。每一个凹槽就像一个独立的小透镜,它能调节光线,形成平行光或者聚光。该镜片也可以消除部分球状像差。

菲涅尔透镜的结构分类:

有圆面的菲涅尔透镜,有柱状的菲涅尔透镜,有线的菲涅尔镜片,有绕菲涅尔镜片,菲涅尔镜片,菲涅尔镜片,菲涅尔镜片,菲涅尔镜片。

菲涅尔透镜是一种应用非常广泛的光学元件,从设计与制造到多种技术领域,包括光学工程、高分子材料工程、CNC机械加工、金刚石车削、镀镍工艺;模压、注塑、浇注等制造工艺。

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