菲涅爾透鏡的作用和原理介紹
時間：2021-11-03 來源：東莞市連隆光電技術(shù)有限公司
菲涅爾透鏡，也稱為螺紋鏡片，是由法國物理學家奧古斯丁·菲涅爾(Augustin-JeanFresnel)發(fā)明的一種鏡片。這一設(shè)計最初應(yīng)用在燈塔上，它能制造出更大口徑的鏡頭，并且具有比普通鏡頭更短的焦距，而且重量和體積都更小。與以前的鏡頭相比，菲涅耳鏡頭更薄，因而能傳送更多的光線，使燈塔即使距離很遠也能看到。
菲涅爾透鏡是一種應(yīng)用非常廣泛的光學元件，從設(shè)計與制造到多種技術(shù)領(lǐng)域，包括光學工程、高分子材料工程、CNC機械加工、金剛石車削、鍍鎳工藝；模壓、注塑、澆注等制造工藝。
菲涅爾透鏡又名螺紋透鏡，它主要是由聚烯烴類物質(zhì)注入而成的薄片，也有玻璃制成。透鏡的表面是一面光面，另一面刻錄一小部分的同心圓，其紋理是利用光的干涉和干擾，根據(jù)相對靈敏度和接收角度的要求而設(shè)計，鏡頭有很多要求。
一塊高質(zhì)量的鏡頭必須是表面光潔、紋理清晰，其厚度隨用途而變化，多在1毫米左右，特點是面積大、厚度薄、探測距離遠。在許多情況下，菲涅爾的透鏡是一種類似于紅外和可見光的凸透鏡，效果更好，但成本卻遠低于一般凸鏡。常用于對幻燈機、薄膜放大鏡、紅外線探測器等精度要求較低的場合。
菲涅爾透鏡的作用：
利用透鏡的特殊光學原理，菲涅爾透鏡在檢測器前產(chǎn)生一種可變的「盲區(qū)」和「高敏區(qū)」，以提高其探測接收的靈敏度。人在鏡頭前行走時，由人體發(fā)出的紅外線不斷交替從“盲區(qū)”進入“高敏區(qū)”，這使得接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式出現(xiàn)。
菲涅爾透鏡有兩個作用：一是聚焦作用，PIR上即將釋放的熱釋放紅外線信號折射(反射)，第二個作用是把探測區(qū)域劃分為若干明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的運動物體以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋放紅外信號。
菲涅爾透鏡，簡單地說就是在鏡片的一邊有等距的齒紋，通過這些齒紋可以起到光帶通(反射或折射)作用。常規(guī)的帶通光學濾鏡打磨方法成本較高。菲涅爾透鏡能大大降低成本。
PIR就是典型的例子。PIR廣泛應(yīng)用于警報系統(tǒng)。只要你看一看，就會發(fā)現(xiàn)每個PIR上都有一個塑料帽。那是菲涅爾鏡頭。小帽里面全被雕刻著齒紋。這臺菲涅爾鏡頭能把入射光的頻率峰值限制在10微米(人體紅外輻射的峰值)。
利用菲涅耳透鏡可以將透過窄帶干涉濾光鏡的光線聚焦到硅光電二階檢測器的感光面上，菲涅爾鏡片不能用任何有機溶液(如酒精等)擦洗，可先用蒸餾水或普通凈水沖洗，再用脫脂棉擦拭。
目前攝像機對焦屏幕均為磨砂毛玻璃菲涅爾鏡頭，其優(yōu)點是光亮，亮度均勻。焦點不準時，焦屏上的成像也不清楚。為配合更精確的聚焦，裂像和微棱環(huán)裝置通常安裝在對焦屏的中心。如果聚焦不準，被攝體在對焦屏中心的像是分裂為兩張，當兩張分裂的影像合并為一，就能精確地對焦。AF單反相機標準對焦屏一般不設(shè)置裂片裝置，而是刻有一小矩形框表示AF區(qū)，有的對焦屏幕上還刻有局部測光或點測光區(qū)域。初期的AF單反機在光線較暗的環(huán)境下對焦時，常常很難看到對焦框，也就難以判斷相機所采用的哪一點作為對焦焦點，新一代單反機對焦屏上的焦點會發(fā)光，或有對焦聲音提示，便于在復(fù)雜環(huán)境中進行對焦。各種對焦屏有不同的用途，對焦屏幕可用于對焦屏幕等拍攝。對焦屏幕采用橫豎線或刻度對焦屏幕，適合建筑物攝影和翻轉(zhuǎn)文件；中段無裂像但只有微棱式對焦屏適用于小光圈鏡頭，它不會有一邊亮一邊黑的缺點。很多單反相機的焦屏可以由用戶自己更換。也叫螺紋鏡片。
菲涅爾鏡頭原理：
FresnelLens是一種微結(jié)構(gòu)光學器件，從正面觀察它就像一個飛鏢盤，由一環(huán)一環(huán)的同心圓構(gòu)成。這種方法非常簡單：假定一個透鏡的折射能量僅發(fā)生在光學表面(例如：鏡片表面)，并盡可能多地去除光學材料，同時保持鏡面的彎曲。
另一種理解是，鏡頭的連續(xù)面部分“塌陷”到一面。它的表面由一系列鋸齒形凹槽組成，中心部分為橢圓形弧線。每一個凹槽和相鄰的凹槽有角度不同，但是都能使光線聚集在一起，從而形成一個中心焦點，即鏡頭的焦點。每一個凹槽就像一個獨立的小透鏡，它能調(diào)節(jié)光線，形成平行光或者聚光。該鏡片也可以消除部分球狀像差。
菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)分類：
有圓面的菲涅爾透鏡，有柱狀的菲涅爾透鏡，有線的菲涅爾鏡片，有繞菲涅爾鏡片，菲涅爾鏡片，菲涅爾鏡片，菲涅爾鏡片，菲涅爾鏡片。
菲涅爾透鏡是一種應(yīng)用非常廣泛的光學元件，從設(shè)計與制造到多種技術(shù)領(lǐng)域，包括光學工程、高分子材料工程、CNC機械加工、金剛石車削、鍍鎳工藝；模壓、注塑、澆注等制造工藝。
