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菲涅尔透镜的基本原理和特性

时间:2023-05-06浏览次数: 1270

菲涅尔透镜 (Fresnel lens) ,又名螺纹透镜,多是由聚烯烃材料注压而成的薄片,也有玻璃制作的,镜片表面一面为光面,另一面刻录了由小到大的同心圆,它的纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的。

基本原理

其工作原理十分简单:假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面(如:透镜表面),拿掉尽可能多的光学材料,而保留表面的弯曲度。

另外一种理解就是,透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。从剖面看,其表面由一系列锯齿型凹槽组成,中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同,但都将光线集中一处,形成中心焦点,也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜,把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。

特性

使用普通的凸透镜,会出现边角变暗、模糊的现象,这是因为光的折射只发生在介质的交界面,凸透镜片较厚,光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。如果可以去掉直线传播的部分,只保留发生折射的曲面,便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。菲涅尔透镜就是采用这种原理的。菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路(即菲涅尔带)的玻璃,却能达到凸透镜的效果,如果投射光源是平行光,汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致。