菲涅爾透鏡原理及應(yīng)用 ——什么是菲涅爾透鏡
2019-06-10 02:12:17
一、菲涅爾透鏡基本原理
1.1 什么是菲涅爾透鏡
菲涅爾透鏡是由法國物理學(xué)家奧古斯汀.菲涅爾（Augustin.Fresnel)發(fā)明的，他在1822年最初使用這種透鏡設(shè)計用于建立一個玻璃菲涅爾透鏡系統(tǒng)——燈塔透鏡。
菲涅爾透鏡(Fresnel Lense)是一種微細(xì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，從正面看其象一個飛鏢盤，由一環(huán)一環(huán)的同心園組成。
1.2 基本原理
其工作原理十分簡單：假設(shè)一個透鏡的折射能量僅僅發(fā)生在光學(xué)表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多的光學(xué)材料，而保留表面的彎曲度。
另外一種理解就是，透鏡連續(xù)表面部分“坍陷”到一個平面上。如下圖：
從剖面看，其表面由一系列鋸齒型凹槽組成，中心部分是橢圓型弧線。每個凹槽都與相鄰凹槽之間角度不同，但都將光線集中一處，形成中心焦點，也就是透鏡的焦點。每個凹槽都可以看做一個獨立的小透鏡，把光線調(diào)整成平行光或聚光。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。
菲涅爾透鏡分類
2.1 從光學(xué)設(shè)計上來劃分：
1.1 正菲涅爾透鏡：
光線從一側(cè)進(jìn)入，經(jīng)過菲涅爾透鏡在另一側(cè)出來聚焦成一點或以平行光射出。焦點在光線的另一側(cè)，并且是有限共軛。
這類透鏡通常設(shè)計為準(zhǔn)直鏡（如投影用菲涅爾透鏡，放大鏡）以及聚光鏡（如太陽能用聚光聚熱用菲涅爾透鏡。
2.2 負(fù)菲涅爾透鏡 ：
和正焦菲涅爾透鏡剛好相反，焦點和光線在同一側(cè)，通常在其表面進(jìn)行涂層，作為第一反射面使用。
3. 從結(jié)構(gòu)上劃分：
圓形菲涅爾透鏡
菲涅爾透鏡陣列，
柱狀菲涅爾透鏡，
線性菲涅爾透鏡，
衍射菲涅爾透鏡，
菲涅爾反射透鏡，
菲涅爾光束分離器和菲涅爾棱鏡。
菲涅爾透鏡是一種應(yīng)用十分廣泛的光學(xué)元件，其設(shè)計和制造設(shè)計到多個技術(shù)領(lǐng)域，包括光學(xué)工程,高分子材料工程，CNC機械加工，金剛石車削工藝，鍍鎳工藝；模壓、注塑、澆鑄等制造工藝。國內(nèi)擁有設(shè)計及制造能力的公司不多，成都菲斯特科技有限公司從1999年開始致力于菲涅爾透鏡的研究，開發(fā)和生產(chǎn)，擁有先進(jìn)的大型單點金剛石超精密模具加工設(shè)備和多種生產(chǎn)手段，擅長大型、高精密菲涅爾透鏡的設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)，同時是成都光電顯示工程技術(shù)中心的依托單位。
