Mis on optiline Fresnel objektiiv

Fresneli objektiiv vähendab vajaliku materjali kogust võrreldes tavapärase läätsega, jagades läätse kontsentriliste rõngakujuliste sektsioonide komplektiks. Ideaalsel Fresneli objektiivil oleks lõpmatu arv sektsioone. Igas jaotises väheneb üldine paksus võrreldes samaväärse lihtsa läätsega. See jagab tõhusalt tavalise läätse pideva pinna sama kumerusega pindadeks, nende vahel järkjärguline katkendlikkus.

Mõnedes läätsedes asendatakse kumerad pinnad lamedate pindadega, igas sektsioonis erineva nurgaga. Sellist objektiivi võib pidada ümmarguse moodi paigutatud prismade hulka, servadel on järsemad prismad ja tasane või kergelt kumer keskpunkt. Esimeses (ja suurimates) Fresneli läätsedes oli iga sektsioon tegelikult eraldi prism. Hiljem toodeti 'üheosalise' Fresneli läätsi, neid kasutati autode esilaternate, piduri, parkimise ja signaalläätsede jaoks jne. Kaasaegsetel aegadel võidakse keerukamate läätsede tootmiseks kasutada arvutipõhiseid jahvatusseadmeid (CNC) või 3D-printereid.

Fresneli läätsede disain võimaldab paksust (ja seega ka materjali massi ja mahtu) märkimisväärselt vähendada, läätse pildistamiskvaliteedi vähendamise arvelt, mistõttu kasutavad täpsed pildistamise rakendused, näiteks fotograafia, tavaliselt suuremaid tavapäraseid läätsi.

Fresneli läätsed on tavaliselt klaasist või plastist; Nende suurus varieerub suurtest (vanad ajaloolised tuletornid, arvesti suurus) keskmiseni (raamatulugemise abivahendid, OHP vaade graafiprojektorid) väikestesse (TLR/SLR-kaamera ekraanid, mikro-optika). Paljudel juhtudel on need väga õhukesed ja lamedad, peaaegu paindlikud, paksusega vahemikus 1–5 mm (1 ⁄ 32 kuni 3 ⁄ 16 tolli).

Enamik moodsaid Fresneli objektiivid koosnevad ainult murdumislahendustest. Tuletorni läätsed kipuvad siiski hõlmama nii murdumist kui ka peegeldavaid elemente, viimane on väljaspool fotodel nähtud metallrõngaid. Kuigi sisemised elemendid on murdumisläätsede lõigud, peegeldavad välimised elemendid prismasid, millest igaüks teostab kaks refraktsiooni ja ühe täieliku sisemise peegelduse, vältides hõbetatud peeglist peegelduses toimuvat valguse kadu.

Rakendus

Pildistamine

Plastist Fresneli objektiiv müüakse telekraani laieneva seadmena

Fresneli lääts, mida kasutatakse Sinclair FTV1 kaasaskantavas CRT -teleris, mis suurendab ainult kuvari vertikaalset külge

Fresneli läätsi kasutatakse lihtsate käeshoitavate luupidena. Neid kasutatakse ka mitmete nägemishäirete, sealhulgas silmade motiilsuse häirete, näiteks strabismuse parandamiseks. [14] Fresneli läätsi on kasutatud CRT -ekraanide visuaalse suuruse suurendamiseks taskutelevisioonides, eriti Sinclair TV80. Neid kasutatakse ka fooris.

Fresneli läätsi kasutatakse vasakpoolsetes driveeritud Euroopa veoautodes, mis sisenevad Ühendkuningriiki ja Iirimaa Vabariiki (ja vastupidi, parempoolse ajaga Iiri ja Briti veoautod, kes sisenevad Mandri-Euroopasse), et ületada pimealad, mis on põhjustatud autojuhi põhjustatud autojuhi põhjustatud autojuhi põhjustatud poolt Istudes kabiini valel küljel tee külje suhtes, millel auto on. Nad kinnituvad reisijapoolse akna külge.

Veel üks Fresneli objektiivi autode rakendamine on tagumine vaate tugevdaja, kuna tagaakna külge kinnitatud objektiivi lai vaatenurk võimaldab uurida sõiduki taga asuvat stseeni, eriti kõrge või bluff-sabaga, tõhusamalt kui tagumine vaade Ainuüksi peegel.

Mitmefookaalseid Fresneli läätsi kasutatakse ka võrkkesta tuvastuskaamerate osana, kus need pakuvad kaamera sees fikseerimise sihtmärgi mitut ja fookusega pilti. Praktiliselt kõigi kasutajate jaoks on fookuses vähemalt üks piltidest, võimaldades seega õigeid joondamist.

Fresneli läätsi on kasutatud ka populaarse meelelahutuse valdkonnas. Briti rokkkunstnik Peter Gabriel kasutas neid oma varajastes sooloetendustes, et suurendada tema pea suurust, erinevalt ülejäänud kehast, dramaatilise ja koomilise efekti saavutamiseks. Terry Gilliami filmis Brasiilia näivad plastist Fresneli ekraanid näiliselt väikeste CRT monitoride luupidena, mida kasutatakse kogu teabeministeeriumi kontorites. Kuid nad ilmuvad aeg -ajalt näitlejate ja kaamera vahel, moonutades stseeni ulatust ja koosseisu humoorika efektini. Pixari filmi Wall-E-l on Fresneli objektiiv stseenides, kus peategelane vaatab muusikali tere, Dolly! suurenenud iPodis.

Fotograafia

Canon ja Nikon on telefoniläätsi vähendamiseks kasutanud Fresneli läätsi. Fotomaatilised läätsed, mis sisaldavad Fresneli elemente, võivad olla palju lühemad kui vastav tavapärase objektiivi disain. Nikon nimetab tehnoloogiafaasi Fresneliks.

Kaamera Polaroid SX-70 kasutas oma vaatesüsteemi osana Fresneli reflektorit.

Vaate- ja suureformaadilised kaamerad võivad koos maapinna klaasiga kasutada Fresneli objektiivi abil, et suurendada objektiivi poolt maapinnale projitseeritud pildi tajutavat heledust, aidates seeläbi fookuse ja koostise reguleerimisel.

Valgustus

Inchkeithi tuletorni objektiiv ja ajami mehhanism

Kvaliteetseid klaasist Fresneli läätsi kasutati tuletornides, kus neid peeti nüüdisaegse olukorraga 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi keskel; Enamikul tuletornidel on nüüd pensionile jäänud klaasist Fresnel läätsed ja asendasid need palju odavamate ja vastupidavamate aeroobiakonidega, mis ise sisaldavad sageli plastikust Fresneli läätsesid. [Tsitatsioon vajab] Tuletorni Fresneli läätsede süsteemid hõlmavad tavaliselt täiendavaid rõngakujulisi prismaelemente, mis on ülaltoodud ahelad, ülalt ja keskse tasapinnalise Fresneli all, et kogu valgusallikast eralduv valgust tabada. Nende elementide valgutee võib hõlmata sisemist peegeldust, mitte lihtsat murdumist tasapinnalises Fresneli elemendis. Need läätsed andsid palju praktilisi eeliseid tuletornide disaineritele, ehitajatele ja kasutajatele ning nende valgustusele. Muu hulgas võiksid väiksemad läätsed mahutada kompaktsematesse ruumidesse. Suurem valguse ülekanne pikematel vahemaadel ja mitmekesised mustrid võimaldasid positsiooni trianguleerida. [Vajalik tsitaat]

Võib-olla toimus Fresneli läätsede kõige laialt levinum kasutamine auto esilaternates, kus nad saavad paraboolse reflektorist umbes paralleelset tala kujundada, et täita nõudeid kastetud ja peakiirte mustritele, sageli mõlemad samas esilaternates (selline (selline, nii nagu näiteks kui Euroopa H4 disain). Majanduse, kehakaalu ja löögikindluse huvides on uuemad autod välja andnud klaasist Fresneli läätsed, kasutades tavaliste polükarbonaat -läätsedega mitmetahulisi peegeldajaid. Fresneli läätsed jätkuvad laiaulatuslikult autode sabas, markeris ja tagurdades.

Klaasist Fresneli läätsi kasutatakse ka teatri- ja filmide valgustusinstrumentides (vt Fresneli latern); Selliseid instrumente nimetatakse sageli lihtsalt fresnelliteks. Kogu instrument koosneb metallkorpusest, reflektorist, lambi komplektist ja Fresneli läätsest. Paljud Fresneli instrumendid võimaldavad lampi liikuda läätse fookuse punkti suhtes, et suurendada või vähendada valguskiire suurust. Selle tulemusel on need väga paindlikud ja võivad sageli tekitada nii kitsas tala kui 7 ° või nii lai kui 70 ° . Fresneli objektiiv toodab väga pehme servaga tala, seega kasutatakse seda sageli pesuvalgusena. Objektiivi ees olev hoidik mahutab värvilist plastkilet (geel), et seda hajutada valguse või traadi ekraanide või jäätunud plastist. Fresneli objektiiv on kasulik filmipiltide valmistamisel mitte ainult selle tõttu, et ta on võimeline keskenduma tavalisest läätsest heledamalt, vaid ka seetõttu, et valgus on suhteliselt ühtlane intensiivsus kogu valguskiire laiuses.

Optiline maandumissüsteem USA mereväe lennukikandja USS Dwight D. Eisenhower

Lennukite kandjad ja mereväe õhujaamad kasutavad optilistes maandumissüsteemides tavaliselt Fresneli läätsi. "Lihapall" valgus aitab pilootil maandumiseks korraliku libisemise kalle säilitada. Keskel on merevaigukollane ja punased tuled, mis koosnevad Fresneli läätsedest. Kuigi tuled on alati sisse lülitatud, määrab läätse nurk piloodi vaatepunktist nähtava valguse värvi ja asukoha. Kui tuled kuvatakse rohelise horisontaalse riba kohale, on piloot liiga kõrge. Kui see on allpool, on piloot liiga madal ja kui tuled on punased, on piloot väga madal. [Vajalik tsitaat

Projektsioon

Fresneli läätsede kasutamine pildiprojektsiooni jaoks vähendab pildikvaliteeti, nii et need kipuvad esinema ainult siis, kui kvaliteet pole kriitiline või kui suurem osa tahkest läätsest oleks liiga suur. Odavad Fresneli läätsed saab tembeldada või vormida läbipaistvast plastist ning neid kasutatakse õhuliinides ja projektsioonitelevisioonides.

Erineva fookuskauguse (üks kollimaator ja üks kollektsionäär) Fresneli läätsi kasutatakse äri- ja diy -projektsioonis. Collimatori läätsel on madalam fookuskaugus ja see asetatakse valgusallikale lähemale ning koguja objektiiv, mis keskendub valguse triplet -läätsesse, asetatakse pärast projektsioonipilti (aktiivne maatriksi LCD -paneel LCD -projektorites). Fresneli läätsi kasutatakse ka projektorite kollimaatoritena.

Päikeseenergia

Kuna plastikust fresneliobjektiivid saab muuta klaasist läätsedest suuremaks, samuti on see palju odavam ja kergem, kasutatakse neid päikesevalguse kuumutamiseks päikesevalguse koostamiseks, päikesekaitsetes, päikeseenergia servades ja päikeseenergia kollektsionäärides, mida kasutati kodumaiseks kasutamiseks vee soojendamiseks. Neid saab kasutada ka auru genereerimiseks või Stirlingi mootori toiteks.

Fresneli läätsed võivad päikesevalguse kontsentreerida päikeseelementidele suhtega peaaegu 500: 1. [19] See võimaldab aktiivset päikeserakkude pinda vähendada, vähendades kulusid ja võimaldades kasutada tõhusamaid rakke, mis muidu oleksid liiga kallid. 21. sajandi alguses hakati päikeseenergia kontsentreerimiseks kasutama Fresneli helkureid päikeseenergia kontsentreerimiseks.

Fresneli läätsi saab kasutada liiva paagutamiseks, võimaldades 3D -printimist klaasist.