zamknąć
Wybierz swoją witrynę
Światowy
Media społecznościowe
Wyświetlenia: 234 Autor: Edytor witryny Publikuj czas: 2025-05-29 Pochodzenie: Strona
Soczewki Fresnela to potężne, ale kompaktowe narzędzia optyczne, które przekształciły sposób, w jaki zginamy, skupiamy i kontrolujemy światło. Niezależnie od tego, czy jesteś ciekawy, jak działają, czy szukasz najlepszego obiektywu Fresnela do aplikacji, ten ostateczny przewodnik obejmuje wszystko - od podstawowych zasad po nowoczesnych zastosowaniach w oświetleniu, energii słonecznej i optyce. Chcesz wiedzieć, jaki rodzaj obiektywu Fresnela pasuje do twojego projektu? Przeglądajmy projekt, zalety i rzeczywiste zastosowania tych wyjątkowo wydajnych soczewek razem.
Soczewki Fresnela są rodzajem zwartego obiektywu złożonego z koncentrycznych pierścieni, z których każdy reprezentuje odcinek konwencjonalnej soczewki, zaprojektowany do koncentracji światła podczas używania mniejszego materiału. Wynalezione przez Augustin-Jean Fresnela, osiągają wysoką wydajność optyczną o cienkiej, lekkiej strukturze, dzięki czemu są idealne do zastosowań takich jak latarnie morskie, koncentratory słoneczne i projektory napowietrzne. Ich zagłębiona konstrukcja pozwala na dużą otwór i krótką ogniskową bez większości tradycyjnych soczewek.
Soczewki Fresnela oferują lekką i kompaktową alternatywę dla tradycyjnych obiektywów nieporęcznych, zachowując tylko niezbędne elementy światła. Ta innowacyjna konstrukcja skutecznie zmniejsza wagę i grubość przy jednoczesnym zachowaniu tej samej mocy optycznej, dzięki czemu są idealne do zastosowań wymagających skoncentrowanego światła bez uciążliwego rozmiaru.
Nazywamy ten projekt przesuwanym lub sekcji. Każdy pierścień - zwany strefą „strefą ” - pochyla światło i razem skupiają się tak jak zwykła zakrzywiona powierzchnia. Dostajesz ten sam efekt ogniskowy z jedynie ułamkiem materiału.
Na pierwszy rzut oka obiektyw Fresnela wygląda, jakby jest wykonany z maleńkich fal lub pierścieni. Te koncentryczne koła są nie tylko do pokazania - są tajnym sosem. Każdy rowek działa jak miniaturowy pryzmat. Powtórzy światło w kierunku wspólnego punktu centralnego. Zebrany do gładkich wypukłych soczewek, soczewki Fresnela pomijają niepotrzebne szkło i po prostu zachować to, co się liczy.
Podczas gdy soczewki Fresnela oferują znaczące zalety pod względem masy i zmniejszenia wielkości, nie mają one zastosowania powszechnie. Ich unikalny projekt, który obejmuje segmentowane powierzchnie, może wprowadzać aberracje optyczne i zmniejszać jakość obrazu w porównaniu z tradycyjnymi soczewkami. Ponadto ich proces produkcyjny może być bardziej złożony i kosztowny. Dlatego wybór między soczewkami Fresnela a soczewkami konwencjonalnymi zależy od konkretnych wymagań i ograniczeń aplikacji.
Oto szybkie porównanie:
| zawieraj | obiektyw Fresnela | tradycyjny |
|---|---|---|
| Grubość | Bardzo cienki (1–5 mm) | Często nieporęczne i ciężkie |
| Użycie materiału | Minimalny | Pełna zakrzywiona powierzchnia |
| Precyzja optyczna | Niższa (część dyfrakcji) | Wyższy do zadań obrazowania |
| Koszt produkcji | Niższe (zwłaszcza typy plastikowe) | Wyższy |
| Waga | Lekki | Często ciężkie |
| Przydatność aplikacji | Najlepsze do oświetlenia, powiększenie | Najlepsze do fotografii, optyka |
Od wiązek latarni morskiej po koncentratory słoneczne, soczewki Fresnela są wszędzie. Pomagają:
Zmniejsz stratę energii w oświetleniu.
Focus Sunlight w systemach energii słonecznej.
Kształtują wiązki w reflektorach, projektorach, a nawet słuchawkach VR.
W rzeczywistości nowoczesne soczewki w projektorach i systemach LED często wykorzystują projekty Fresnela za kulisami. Są tanie do tworzenia, łatwego do kształtowania i działają dobrze w trudnych środowiskach. Właśnie dlatego nadal świecą - dosłownie - we wszystkim, od ręcznych powiększek po technologię lotniczą.
Zasada soczewki Fresnela polega na segmentacji konwencjonalnej wypukłej soczewki na serię koncentrycznych, płaskich sekcji zwanych strefami „fresnel, ”, każda z kątem, aby zgiąć światło w kierunku wspólnego punktu ogniskowego. Ten projekt znacznie zmniejsza grubość i masę obiektywu, zachowując przy jednoczesnym zachowaniu jego mocy optycznej. Soczewki Fresnela są szeroko stosowane w latarni morskiej, koncentratorach słonecznych i systemach projekcyjnych ze względu na ich wydajność i zwartość. Według Encyclopædia Britannica , soczewka Fresnela koncentruje światło poprzez stopniowe odcinki, które replikują krzywiznę standardowej soczewki
Wszystkie soczewki działają przez zginanie (załamanie) światła. Gdy światło uderza w przezroczysty materiał pod kątem, zmienia kierunek. Obiektyw Fresnela przyjmuje tę zasadę i stosuje ją do spłaszczonej postaci. Instead z pełnej zakrzywionej powierzchni utrzymuje tylko pochyłe części potrzebne do zginania światła.
Te mini-surowców koncentruje się na promieniech przychodzących w kierunku jednego punktu-punktu centralnego. Każdy groove jest jak mały pryzmat. Złóż ich wystarczająco dużo i zachowują się jak zakrzywiony obiektyw.
Oto, co się stanie:
Światło uderza w pierścień.
Kątowa powierzchnia pierścienia załamuje wiązkę.
Przesuwa kierunek w kierunku punktu centralnego.
Im bliżej pierścienia jest do środka, tym płytszy kąt. Pierścienie zewnętrzne mają bardziej strome zbocza. Ta kombinacja zapewnia, że całe światło kończy się tam, gdzie jest potrzebne.
Soczewki Fresnela są zwykle plane-convex-z jednej strony, rowkowane z drugiej. Ten kształt jest łatwiejszy do wykonania i obsługi. Zmniejsza również zniekształcenie. W kontrastu soczewki Biconvex są zakrzywione po obu stronach. Skupiają się lepiej, ale ważą więcej i potrzebują więcej materiałów.
| struktury | Opis | Plus | |
|---|---|---|---|
| Plano-Convex | Płaski tył, z przodu | Lekkie, łatwe do wyprodukowania | Nieco niższa jasność |
| Dwuwypukły | Zakrzywione po obu stronach | Lepsza jakość obrazu | Bardziej obficie, trudniej do wytworzenia |
Tradycyjne soczewki są grube. Wypukły obiektyw o szerokości kilku cali może być ciężką szklaną kopułą. W przeciwieństwie do tego, soczewka Fresnela może być zaledwie cienka milimetry. Zaletą Fresnela jest to, że ogniskowa jest taka sama, ale materiał jest zmniejszony o 90%.
Soczewki Fresnela są zwykle wykonane z lekkich, przezroczystych materiałów, takich jak akryl (PMMA), poliwęglan lub szkło, w zależności od zastosowania. Acryl jest najczęstszy ze względu na doskonałą przejrzystość optyczną, niski koszt i łatwość formowania w precyzyjne wzory rowka. W przypadku zastosowań o wysokiej rozdzielczości lub oporności na ciepło preferowane mogą być polikarowęglan lub szkło. Materiały te umożliwiają efektywne skupienie światła przy minimalizowaniu objętości i wagi. Według Sciencedirect , polimery takie jak PMMA są szeroko stosowane w produkcji soczewki Fresnel do ich korzystnych właściwości optycznych i mechanicznych
Podczas gdy zarówno soczewki Fresnela, jak i tradycyjne soczewki skutecznie przenoszą światło, soczewki Fresnela stają w obliczu pewnych ograniczeń. Ze względu na ich unikalny projekt soczewki Fresnela mogą stracić 5–10% więcej światła poprzez odbicia powierzchni w porównaniu z obiektywami konwencjonalnymi. Dodatkowo, bez wyspecjalizowanych powłok, mogą rozpraszać światło na krawędziach ich rowków, jeszcze bardziej zmniejszając wydajność. Jednak soczewki Fresnela rekompensują te straty poprzez skuteczniejsze wychwytywanie światła z poza obrotami. W przypadku zastosowań, które nie wymagają obrazowania wysokiej jakości, takich jak niektóre oświetlenie lub zastosowania słoneczne, kompromisy związane z soczewkami Fresnela są często akceptowalne, co czyni je praktycznym wyborem.
W aplikacjach fotograficznych soczewki Fresnela często spotykają się z powodu kilku nieodłącznych problemów optycznych. Steped Rowove charakterystyczne dla soczewek Fresnela mogą wytwarzać pierścienie lub aureole wokół źródeł światła, wprowadzać dyfrakcję krawędzi, która zmiękcza obrazy i powodują rozproszenie, które zmniejsza ogólny kontrast. Efekty te łącznie zmniejszają jakość obrazu, dzięki czemu soczewki Fresnela są mniej odpowiednie do fotografii o bardzo precyzyjnym.
| Posiadaj | obiektyw Fresnela | tradycyjny |
|---|---|---|
| Jasność obrazu | Niższe (z powodu rowków) | Wysoka (gładka powierzchnia) |
| Kontrola światła | Dobre dla szerokich wiązek | Precyzyjne dla ostrego skupienia |
| Efekty dyfrakcyjne | Obecny | Minimalny |
Przez lata inżynierowie poprawili kształt, konstrukcję i wzór rowka, aby zaspokoić różne potrzeby. W zależności od tego, jaki rodzaj kontroli światła jest wymagany - czy skupienie, rozprzestrzenianie się lub korygowanie - rodzaj zmienia się soczewki Fresnela.
Są to najczęstszy i rozpoznawalny typ. Rowki tworzą koncentryczne pierścienie w okrągłym (lub czasem kwadratowym) kształcie. Każdy groove delikatnie pochyla światło - działają jak gruby, zakrzywiony obiektyw. Nie wytwarzają ostrych obrazów, ale wykonują świetną robotę, skupiając się lub kolimacyjne światło. Są cienkie i lekkie, co sprawia, że są wygodne do obsługi, ale także odpowiednie dla urządzeń, w których przenośność jest priorytetem. Ponadto ich łatwość masy - produkcja jest znaczącą zaletą, umożliwiając opłacalne produkcję na dużą skalę.
Możesz napotkać te komponenty w różnych urządzeniach. W latarniach odgrywają kluczową rolę w reżyserii i skupieniu wiązki światła w celu lepszego oświetlenia. Projektory napowietrzne wykorzystują je do wyraźnego projektu obrazów na ekranie. Koncentratory słoneczne polegają na tych komponentach, aby skoncentrować światło słoneczne na niewielkim obszarze, zwiększając wydajność konwersji energii słonecznej. Odczytaj powiększania również je uwzględniają, umożliwiając użytkownikom wyraźniejsze widzenie małego tekstu i szczegółów.
Standardowe soczewki Fresnela pojawiają się również w oświetleniu scenicznym. Fresnel reflektory używają ich do tworzenia miękkiej, regulowanej wiązki. W oldschoolowych projektorach koncentrują się na światłach z żarówki przez przezroczystość. W kuchenkach słonecznych koncentrują światło słoneczne, aby zagotować wodę lub gotować pokarm.
Zamiast okrągłych rowków mają równoległe grzbiety w jednym kierunku. Każdy wygina światło w kierunku jednej osi. Wąska, wydłużona wiązka zamiast miejsca. Te elementy optyczne są świetne do dwóch głównych celów. Po pierwsze, są bardzo skuteczne w zbieraniu światła wzdłuż jednej osi, co jest kluczowe w zastosowaniach, w których wymagane jest skoncentrowane światło. Po drugie, odgrywają znaczącą rolę w zmniejszaniu olśnienia w systemach skanowania, poprawiając w ten sposób dokładność i jakość operacji skanowania.
Są często używane w:
Urządzenia do rozpoznawania znaków optycznych (OCR ) : skanowanie wierszy tekstu
Kamery liniowe : do inspekcji przemysłowej
Systemy obrazowania medycznego : gdzie światło należy skupić w płaskiej płaszczyźnie
Normalne soczewki zginają światło nierównomiernie na krawędziach. To sferyczna aberracja - fantazyjny sposób powiedzenia, że obraz staje się rozmyty. Rozpalowe soczewki Fresnela to naprawi. Ich rowki podążają za specjalnie zaprojektowaną krzywą - nie okręgu. Ten kształt utrzymuje się w sposób lekki i na celu.
Znajdziesz asferyczne fresnels w:
Wysokiej klasy projektory
Kolimaty laserowe
Systemy obrazowania, które wymagają ciasnej kontroli wiązki
Optyka biomedyczna
Wszystkie soczewki Fresnela Zgadają światło-ale nie wszystkie są przeznaczone do ostrych obrazów. Imagingowe soczewki formularze skoncentrowane lub linie. Nie koncentrują się wyraźnie-zbierają ani nie rozpowszechniają światła.
Gdy potrzebujesz szczegółów, takich jak czujniki, optyka laserowa lub skanery optyczne, należy zastosować soczewki obrazowe. Z drugiej strony, gdy celem jest kształtowanie światła, jak w kolekcjonerach słonecznych, szerokie światła wiązki lub reflektory, obiektywy nie obraziowe są odpowiednim wyborem.
Soczewki Fresnela nie są tylko dla podręczników naukowych - są wszędzie. Od stuletnich latarni morskich po najnowocześniejsze zestawy słuchawkowe VR, pomagają kształtować, koncentrować i przekierowywać światło w sprytny sposób. Zajmijmy się tym, jak używają ich różne branże.
Przed GPS, radarem, a nawet niezawodnymi mapami żeglarze polegali na jednej rzeczy - światła. W 1823 r. Augustin-Jean Fresnel zapalił pierwszą na świecie latarnię morską przy użyciu nowego projektu obiektywu. Wynik? Wiązka, która przejechała ponad 30 kilometrów. Uratował niezliczone statki przed awarią na skałach.
Soczewki Fresnela są w „zamówienia ” - fantazyjne słowo do rozmiarów. Większe zamówienia mają dłuższe ogniskowe i większą energię lekką.
| Zamów | ogniskowej | przypadek użycia |
|---|---|---|
| Pierwsze zamówienie | 920 mm | Przybrzeżne latarnie morskie, trasy oceaniczne |
| Szóste zamówienie | 150 mm | Światła portu, filary |
| Hiperadial | 1330 mm | Główna nawigacja lądowa |
Dziś wiele starych konfiguracji Fresnela jest na emeryturze. Współczesne tlenowe - kompaktowe systemy LED - przejęli. Są tańsze, łatwiejsze w utrzymaniu i przetrwają trudną pogodę. Ale nic nie przebije piękna szklanego fresnela świecącego w nocy.
Samochody polegały na nieporęcznych odbłyśnikach. Teraz małe soczewki Fresnela prowadzą wiązki, gdzie potrzebują ich kierowcy - bez marnowania energii. Są małe, ale mocne. Paski Unikaj olśnienia, wizji na długich odległości, a światła sygnałowe wyraźnie rozkładają kolory
Wczesne modele wykorzystywały szkło, ale tworzywa sztuczne, takie jak poliwęglan i PMMA, od tego czasu przejęły się z powodu lżejszych, tańszych i możliwych do formowania w złożone kształty. Jako bonus są bezpieczniejsze - plastic nie rozbija się na uderzeniu…
Światła teatralne zwane latarkami Fresnel używają obiektywu do kształtowania miękkiego światła. Te wiązki nie rzucają twardych cieni - idealne do oświetlenia nastroju lub tła.
Wewnątrz latarni możesz zsunąć żarówkę bliżej lub dalej od obiektywu. Chcesz szeroką wiązkę? Odciągnij to z powrotem. Wąskie światło reflektorów? Pchnij go do przodu. Teatry uwielbiają soczewki Fresnela, ponieważ tworzą miękkie krawędzie światła, pozwalają na regulowaną szerokość wiązki i mogą pomieścić żele kolorowe, aby osiągnąć różne efekty.
Jeśli poszedłeś do szkoły przed 2010 rokiem, prawdopodobnie ją widziałeś. Projektory napowietrzne używali soczewek Fresnela, aby: światło ostrzegawcze z żarówki; rozłóż je równomiernie przez przezroczysty arkusz; projekt na ścianie.
W SLR i natychmiastowych kamerach, soczewki Fresnela:
Pomóż rozjaśnić wizjer
Ułatwiaj obrazowi widzenie od krawędzi do krawędzi
Dodaj precyzję ostrości, szczególnie w słabym świetle,
są cienkie, ale pomagają fotografom zrobić wyraźniejsze ujęcia.
Duża soczewka Fresnela może skupić światło słoneczne na jednym miejscu, wytwarzając ciepło wystarczająco intensywne, aby zagotować wodę lub stopić metalu - zasada stosowana w piecach słonecznych, generatorach pary słonecznej i jednostkach odsalania.
W systemach skoncentrowanych energii słonecznej (CSP) soczewki Fresnel Focus Słoneczne światło słoneczne na: rura wypełniona płynem (podgrzewa energię i przechowuje energię); ogniwa fotowoltaiczne (przekształca światło na energię elektryczną). Te systemy mogą generować setki watów przy użyciu soczewki zaledwie 30 cm szerokości.
Kiedy światło słoneczne koncentruje się na jednym punkcie, temperatury znacznie wzrastają, a ciepło to może obracać turbiny (przy użyciu pary), silnikom mocy i tworzyć zrównoważoną energię elektryczną w odległych obszarach.
Soczewki Fresnela to sprytne elementy inżynierii optycznej. Uproszczają nieporęczny kształt tradycyjnych soczewek w coś znacznie cieńszego i bardziej praktycznego. Ale chociaż oferują prawdziwe korzyści pod względem wielkości i wagi, nie są idealne do każdej pracy. Przeglądajmy obie strony - gdzie świecą i gdzie się nie udaje.
Pierwszą rzeczą, którą zauważysz o obiektywach Fresnela, jest to, jak cienka jest. Tradycyjne zakrzywione soczewki wykorzystują gruby materiał do zginania światła. Soczewki Fresnela odcinają większość tej objętości, utrzymując tylko podstawowe części. Obiektyw, który często ma zaledwie kilka milimetrów grubości, ale nadal koncentruje światło jak znacznie grubszy.
Są łatwiejsze do noszenia, montażu i wysyłki. Właśnie dlatego znajdziesz je w ręcznych lupie, światłach scenicznych, a nawet kuchenek słonecznych. W zastosowaniach na dużą skalę-takich jak latarnie morskie lub oświetlenie przemysłowe-obiektyw Fresnela może zastąpić coś 10 razy cięższego.
Robienie soczewek Fresnela nie ma fantazyjnej oszałamiania szkła ani szlifowania. Większość jest formowana z plastiku, takich jak akryl (PMMA). To obniża koszty - zwłaszcza gdy jest wytwarzane luzem. To sprawia, że są również odporne na rozbicie i łatwiejsze w instalacji.
Elastyczność to kolejna wygrana. Nie wszystkie soczewki Fresnela są sztywne. Cienkie plastikowe modele mogą faktycznie lekko się zginać, dzięki czemu są przydatne do zakrzywionych wyświetlaczy lub technologii noszenia. Mimo, że zginanie ich za dużo może zmienić sposób, w jaki skupiają się na światła, trochę Flex zapewnia projektantom więcej opcji.
Potrzebujesz dużego obiektywu, aby zebrać światło na szerokim obszarze? Soczewki Fresnela łatwo się skalują, nie stając się śmiesznie ciężkie. Właśnie dlatego inżynierowie słoneczne je kochają. Mogą skupić światło słoneczne na małej komórce lub rurze bez użycia grubych szklanych kopuł. W oświetleniu i projekcji większe soczewki oznaczają większą jasność i zasięg. Na przykład pełnowymiarowy obiektyw latarni morskiej pierwszego rzędu może wytrzymać ponad 8 stóp wysokości-ale dzięki projektowi Fresnela nadal można go opanować.
| funkcyjna | Zaleta |
|---|---|
| Grubość | Mniej niż 5 mm dla wielu aplikacji |
| Koszt materiału | Niższe niż konwencjonalne soczewki szklane |
| Skalowalność wielkości | Działa dobrze nawet przy rozmiarach mierników |
| Elastyczność | Niektóre modele lekko się zginają bez uszkodzeń |
Soczewki Fresnela nie wytwarzają ostrych obrazów, takich jak obiektywy aparatu. Ich rowkowana struktura powoduje pewne zniekształcenie. Jeśli spojrzysz na jeden, możesz zauważyć słabe pierścienie lub halo. To dlatego, że rowki przekierowują światło w stopniach, a nie w gładkiej krzywej. Jest to w porządku dla rzeczy jak oświetlenie lub powiększenie. Ale w przypadku obrazowania bardzo precyzyjnego-jak w fotografii lub teleskopach-nie są one. Krawędzie mogą wydawać się rozmyte, a małe detale się zamazają.
Tam, gdzie się spotykają rowki, światło nie zawsze podąża idealną ścieżką. Niektóre z nich dyfrakcje lub odbijają się w dziwnych kierunkach. Prowadzi to do rozproszenia - zwłaszcza w pobliżu krawędzi soczewki. Jeśli odstępy rowka są duże lub słabo wykonane, efekt jest gorszy. Małe niedoskonałości lub ostre krawędzie na każdym etapie mogą rozbić światło na niechciane wzory. Staje się to zauważalne przy użyciu soczewki do zadań projekcyjnych lub wrażliwych na ostrość.
Podobnie jak wszystkie soczewki, typy fresnel tracą odrobinę światła do odbicia powierzchni. Ale ponieważ mają one wiele małych powierzchni kątowych, całkowita strata może być wyższa-czasem do 10%. Zastosowanie powłoki pomaga, ale nie wszystkie soczewki Fresnela są wyposażone w jedno-zwłaszcza tanie modele. W jasnym świetle możesz zobaczyć obrazy o blasku lub duchach. W słabych warunkach, które utracone światło może wpłynąć na przejrzystość lub jasność. Wadę
| wad | na wydajność |
|---|---|
| Powierzchnia pierścieniowa | Ogranicza rozwiązywanie drobnych szczegółów |
| Dyfrakcja groove | Powoduje miękkość aureoli i krawędzi |
| Brak powłoki antyrefleksyjnej | Odbija więcej światła, zmniejsza jasność |
Wykonanie soczewki Fresnela to nie tylko cięcie pierścieni na płaską powierzchnię. Wybór materiału - i sposób wytwarzania soczewki - wyraźnie wpływa na to, jak dobrze działa, ile kosztuje i do czego jest używane. Od szkła oldschoolowego po elastyczne tworzywa sztuczne, spójrzmy na to, co są zrobione i jak ożywają.
Soczewki Fresnela zostały pierwotnie wykonane ze szkła, szczególnie w latarni morskiej. Szkło dobrze radzi sobie z ogrzewaniem, trwa dłużej na zewnątrz i oferuje wyraźniejszą jakość optyczną. Ale jest ciężki, krucha i kosztowna w kształtowaniu - zwłaszcza gdy pracujesz z dużymi soczewkami lub złożonymi rowkami. W ten sposób większość soczewek Fresnel jest plastikowa. Najczęstszym jest akryl (PMMA). Jest przezroczysty, lekki i łatwy do formowania. Chociaż rysuje łatwiej niż szkło, jest tanio zastępować i znacznie bezpieczniej w kruchych środowiskach.
Materiał wpływa więcej niż waga. Zmienia to, jak światło wygięli, ile ciepła może wymagać soczewki, a nawet czy może przetrwać, że jest wygięte czy upuszczone. Splastyczne soczewki są świetne dla projektorów napowietrznych, koncentratorów słonecznych i światła LED. Lekkie soczewki są lepsze tam, gdzie klarowność optyczna lub tolerancja temperatury jest priorytetem.
Plastik kosztuje znacznie mniej. Ale w bardzo precyzyjnych optykach nawet niewielkie wady wypaczenia lub powierzchni mogą zrujnować wydajność. Więc szkło nadal ma znaczenie w specjalistycznych rolach.
Większość plastikowych soczewek Fresnela jest obecnie produkowana masowo przy użyciu formowania wtrysku. Proces ten zmusza stopienie plastiku do formy w kształcie gotowego obiektywu. Jest szybki, tani i świetny do produkcji o dużej objętości. Ochłodzony, rezultatem jest gotowy do użycia obiektyw-często z uformowanymi wszystkimi rowkami. Firmy mogą oderwać tysiące soczewek o stałej jakości.
Gdy dokładność ma znaczenie lub projekt jest zbyt złożony do formowania, producenci zwracają się do obróbki CNC. Komputer prowadzi narzędzie tnące, które rzeźbi rowki z solidnego plastikowego lub szklanego arkusza. Jest wolniejszy i droższy, ale szczegóły są znacznie drobniejsze.
Drukowanie 3D jest nowsze, ale rośnie. Jest idealny do prototypowania lub niestandardowych soczewek małych partii. Rowki mogą być drukowane warstwą warstwą za pomocą przezroczystej żywicy lub polimerów. Obecnie soczewki Fresnel z nadrukiem 3D nie pasują do formowanych pod względem jakości optycznej-ale są coraz lepsze.
Istnieje kilka sposobów na budowę obiektywu Fresnela, w zależności od wielkości i celu. Sprężone soczewki wykorzystują ciepło i ciśnienie, aby utworzyć rowki w szkło - głównie historyczne, widoczne w optyce latarni morskiej. Speakena są wykonane z oddzielnych pryzmatów wyposażonych w ramkę. Metodę tę zastosowano przy tworzeniu ogromnych soczewek z mniejszych kawałków. Zmolne soczewki są zazwyczaj plastikowe, wykonane jako pojedyncza jednostka. Większość komercyjnych soczewek Fresnela należy dziś do tej kategorii.
| Typ | Opis | powszechne użycie |
|---|---|---|
| Prasowany | Pojedynczy szklany kawałek z rowkami | Vintage Lighthouse, muzea |
| Segmentowane | Wiele pryzmatów połączonych w strukturze | Duże soczewki, obrotowe sygnały nawigacyjne |
| Uformowane | Jednoczęściowy plastikowy obiektyw | Panele słoneczne, światła, projektory |
Wybór obiektywu Fresnela nie jest tylko kształtem lub rozmiarem. Chodzi o wiedzę, czego potrzebujesz - do pewnego stopnia, rozłóż go na linię lub zebrać na szerokim obszarze. Każda soczewka ma inne specyfikacje, które zmieniają sposób, w jaki zachowuje się, a wybór niewłaściwego można oznaczać zmarnowane światło, rozmyte obrazy, a nawet awarię systemu.
Jest to odległość między obiektywem a punktem skupienia. Krótsze ogniskowe szybko łączą światło, tworząc silniejsze skupienie w ciasnej przestrzeni. Dłuższe rozkładają go delikatniej. Krótka ogniskowa (np. 50 mm) może być świetna dla soczewki projektorowej. Długa ogniskowa (np. 300 mm lub więcej) lepiej pasuje do kolektora słonecznego lub lupie odczytu.
Odstępy groove odnoszą się do tego, jak daleko są grzbiety. Ciasne odstępy (wysoka gęstość rowka) zapewniają lepsze skupienie i płynniejszy przepływ światła. Szersze odstępy są łatwiejsze do produkcji, ale mogą rozpraszać więcej światła. Im więcej rowków na cal lub milimetr, tym bardziej precyzyjne obiektyw - ale koszty również wzrasta.
Kształt ma znaczenie. Okrągłe soczewki są powszechne w projektorach i lupie. Kwadratowe lub prostokątne soczewki są często
n Znalezione w panelach słonecznych lub wyświetlaczach, w których krawędzie mają znaczenie. Rozmiar odgrywa również rolę. Większy obiektyw oddaje więcej światła, ale jest cięższy i może łatwiej wypaczać, jeśli jest plastikowy.
Nie wszystkie soczewki obsługują ciepło w ten sam sposób. Akryl zmiękcza się w wysokich temperaturach, a szkło pozostaje stabilne. Jeśli obiektyw będzie musiał zmierzyć się z światłem słonecznym, jasnymi żarówkami lub gorącymi środowiskami, sprawdź bezpieczny zakres temperatur. Splastyczne soczewki mogą wypaczać lub zachmurzyć się, jeśli zostaną wypchnięte poza ich limit. Zawsze pytaj dostawcę o specyfikacje termiczne.
Każdy materiał pozwala pewne długości fali przechodzące lepiej niż inne. W przypadku światła widzialnego PMMA (akryl) jest zwykle w porządku. Ale jeśli pracujesz z podczerwień lub UV, będziesz potrzebować materiału, który obsługuje te specyficzne długości fali. W laserach lub spektroskopii, nawet niewielkich stratach - aby materiał soczewki musi pasować do źródła światła.
Kamery, wizjerze i mikroskopy potrzebują soczewek, które dostarczają czyste obrazy. Idź z asferycznymi lub sferycznymi soczewkami fresnelowymi w celu ostrości i zmniejszonych zniekształceń. Wysoka gęstość rowka i ciasne odstępy są tutaj koniecznością. Zastosuj szkło, jeśli przejrzystość i stabilność są najważniejszymi priorytetami.
Oświetlenie sceniczne, ratunkowe sygnały nawigacyjne i latarki korzystają ze standardowych soczewek Fresnela. Kształtują wiązki bez dodawania luzu. Plastik działa dobrze - jest lekki i łatwy do kształtowania w złożone obudowy.
Tutaj chodzi o zbieranie i skupienie światła. Wybierz duże płaskie lub cylindryczne soczewki Fresnela o długich ogniskach. Poszukaj dobrej transmitancji w widmie widocznym i bliskiej podczerwieni. Upewnij się, że obiektyw może poradzić sobie z ciepłem ze światła słonecznego przez długi czas.
Prostokątna geometria lepiej pasuje do paneli słonecznych. Wysoka liczba groove poprawia skupienie się na komórkach lub rurkach.
W laboratoryjnych optykach lub czujnikach możesz potrzebować soczewek, które dokładnie kontrolują kierunek światła. Soczewki Fresnela w systemach wizji maszynowej lub konfiguracjach mikroprzepływowych często wymagają małej postaci i ostrych kąty. Często używają niestandardowych konstrukcji rowka. Niektóre łączą nawet elementy obrazowania i niezmienujące w jednej jednostce. Jeśli wyrównujesz lasery lub czytasz kody kreskowe, dokładność i wybór materiału mają więcej niż rozmiar.
Odp.: Obiektyw Fresnela wykorzystuje koncentryczne rowki do skupienia światła, zmniejszając grubość i wagę w porównaniu do zwykłych zakrzywionych soczewek. Zachowuje tylko niezbędne części do zginania światła, co czyni go lżejszym i bardziej kompaktowym.
Odp.: Mogą tworzyć obrazy, ale nie z dużą jasnością. Ze względu na ich stopniową strukturę rozdzielczość obrazu jest niższa, a dyfrakcja może powodować aulety lub rozmycie.
Odp.: Większość została zastąpiona nowoczesnymi systemami, takimi jak tlenowe, ale niektóre historyczne latarnie morskie nadal używają oryginalnych soczewek Fresnela do wyświetlania lub ograniczonego użytkowania.
Odp.: Użyj miękkiej szmatki z mikrofibry z łagodnym mydłem i wodą. Unikaj ostrych chemikaliów lub materiałów ściernych, które mogłyby zarysować rowki.
Odp.: Hiperadialne soczewki Fresnela są największe, ponad 3,7 metra wzrostu, z ponad 1000 pryzmatów-stosowanych w głównych lądujących latarni morskich, takich jak Makapu'u Point.
Odp.: Tak! Są świetne do koncentrowania światła słonecznego w kuchenkach słonecznych, podgrzewaczach wody, a nawet zasilaniu małych silników Stirling lub ogniw słonecznych.
Soczewki Fresnela mogą wyglądać prosto, ale za tymi rowkami dzieje się wiele. Niezależnie od tego, czy budujesz kompaktowego projektora, kierujesz światłem na pokaz sceniczny, czy też koncentrujesz energię słoneczną w terenie - wyróżnienie odpowiedniego obiektywu robi różnicę. Nie po prostu rozmiar - spójrz na ogniskową, gęstość groove i specyfikacje materiałów, aby pasowały do potrzeb twojego projektu.
Potrzebujesz pomocy w znalezieniu precyzyjnego obiektywu Fresnela do aplikacji? Odwiedzać Optyka pasma dla wsparcia ekspertów, niestandardowych rozwiązań i wysokiej jakości komponentów optycznych zaprojektowanych do wykonywania. Pomożemy Ci sprawić, że twoje światło zrobi więcej.
