菲涅爾透鏡作用及原理介紹，菲涅爾透鏡(英語：Fresnel lens)，又稱螺紋透鏡，是由法國(guó)物理學(xué)家奧古斯丁·菲涅爾(Augustin-Jean Fresnel)所發(fā)明的一種透鏡。此設(shè)計(jì)原來被應(yīng)用于燈塔，這個(gè)設(shè)計(jì)可以建造更大孔徑的透鏡，其特點(diǎn)是焦距短，且比一般的透鏡的材料用量更少、重量與體積更小。和早期的透鏡相比，菲涅耳透鏡更薄，因此可以傳遞更多的光，使得燈塔即使距離相當(dāng)遠(yuǎn)仍可看見。
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(jì)和制造設(shè)計(jì)到多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，包括光學(xué)工程,高分子材料工程，CNC機(jī)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。
菲涅爾透鏡 (Fresnel lens) ，又名螺紋透鏡，多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，也有玻璃制作的，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是利用光的干涉及擾射和根據(jù)相對(duì)靈敏度和接收角度要求來設(shè)計(jì)的，透鏡的要求很高。
一片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須是表面光潔，紋理清晰，其厚度隨用途而變，多在1mm左右，特性為面積較大，厚度薄及偵測(cè)距離遠(yuǎn)。菲涅爾透鏡的在很多時(shí)候相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多。多用于對(duì)精度要求不是很高的場(chǎng)合，如幻燈機(jī)、薄膜放大鏡、紅外探測(cè)器等。
菲涅爾透鏡的作用：
菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。
菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射(反射)在PIR上，第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。
菲涅爾透鏡，簡(jiǎn)單的說就是在透鏡的一側(cè)有等距的齒紋，通過這些齒紋，可以達(dá)到對(duì)指定光譜范圍的光帶通(反射或者折射)的作用。傳統(tǒng)的打磨光學(xué)器材的帶通光學(xué)濾鏡造價(jià)昂貴。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。
典型的例子就是PIR。PIR廣泛的用在警報(bào)器上。如果你拿一個(gè)看看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在每個(gè)PIR上都有個(gè)塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡。小帽子的內(nèi)部都刻上了齒紋。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右(人體紅外線輻射的峰值)。
菲涅耳透鏡可以把透過窄帶干涉濾光鏡的光聚焦在硅光電二級(jí)探測(cè)器的光敏面上，菲涅爾透鏡不能用任何有機(jī)溶液(如酒精等)擦拭，除塵時(shí)可先用蒸餾水或普通凈水沖洗，再用脫脂棉擦拭。
現(xiàn)在的相機(jī)對(duì)焦屏都是磨砂毛玻璃菲涅爾透鏡，其優(yōu)點(diǎn)是明亮和亮度均勻。對(duì)焦不準(zhǔn)時(shí)，在對(duì)焦屏上的成像是不清晰的。為了配合更精確地對(duì)焦，一般在對(duì)焦屏中央裝有裂像和微棱環(huán)裝置。當(dāng)對(duì)焦不準(zhǔn)時(shí)，被攝體在對(duì)焦屏中央的像是分裂成兩個(gè)圖像，當(dāng)兩個(gè)分裂的圖像合二為一時(shí)，表明對(duì)焦準(zhǔn)確了。AF單反機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焦屏一般不設(shè)有裂像裝置，而是刻有一個(gè)小矩形框來表示AF區(qū)域，有些對(duì)焦屏上還刻有局部測(cè)光或點(diǎn)測(cè)光區(qū)域。早期AF單反機(jī)在光線較暗環(huán)境中對(duì)焦時(shí)，往往很難看見對(duì)焦框，就難以判斷相機(jī)是以哪一點(diǎn)來作為對(duì)焦點(diǎn)，新一代單反機(jī)對(duì)焦屏上的對(duì)焦點(diǎn)會(huì)發(fā)光，或者有對(duì)焦聲音提示，便于在復(fù)雜環(huán)境中確認(rèn)對(duì)焦。不同類型的對(duì)焦屏有不同的用途、拍攝人像可能用如裂像對(duì)焦屏更好，帶橫豎線或刻度的對(duì)焦屏適用于建筑物攝影和文件翻拍;中間部分沒有裂像而只有微棱的對(duì)焦屏適用于小光圈鏡頭，它不會(huì)有裂像一邊亮一邊黑的缺點(diǎn)。不少單反相機(jī)焦屏可由用戶自己更換。又稱螺紋透鏡。
菲涅爾透鏡的原理：
菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)是一種微細(xì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，從正面看其象一個(gè)飛鏢盤，由一環(huán)一環(huán)的同心圓組成。其工作原理十分簡(jiǎn)單：假設(shè)一個(gè)透鏡的折射能量?jī)H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(gè)平面上。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(gè)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(diǎn)，也就是透鏡的焦點(diǎn)。每個(gè)凹槽都可以看做一個(gè)獨(dú)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。
菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)分類：
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(jì)和制造設(shè)計(jì)到多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，包括光學(xué)工程,高分子材料工程，CNC機(jī)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。
光學(xué)透鏡