Линза Френеля

Не следует путать с зонной пластинкой Френеля.

Поперечное сечение
(1) линзы Френеля и
(2) обычной линзы

Ли́нза Френе́ля — сложная составная линза, образованная совокупностью концентрических колец относительно небольшой толщины, примыкающих друг к другу. Сечение каждого из колец имеет форму треугольника, одна из сторон которого криволинейна, и это сечение представляет собой элемент сечения сплошной сферической линзы^[1]. Предложена Огюстеном Френелем.

Благодаря такой конструкции линза Френеля имеет малую толщину и вес даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы строятся таким образом, чтобы снижалась её сферическая аберрация, и лучи точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком (в кольцевых линзах Френеля)^[2].

Линзы Френеля бывают кольцевыми и поясными. Кольцевые концентрируют световой поток в одном направлении, поясные по всем направлениям в определённой плоскости^[1].

Диаметр линзы Френеля может составлять от долей сантиметра до нескольких метров.

Применение[править | править код]

Создание параллельного пучка света линзой Френеля (находится в центре)

Принцип действия объектива Френеля - это вид секции объектива. Поскольку преломление света происходит на границе раздела среды, например, с использованием стекла и воздуха, можно сохранить большое количество материала и сохранить тот же эффект конденсации, если светопропускающая часть в стекле может быть удалена, а преломленная изогнутая поверхность останется , Рисунок, линза Френеля через этот метод, чтобы сделать линзу тоньше. Чем точнее поверхность, тем тоньше объектив

Основным недостатком линзы Френеля по сравнению с обычными линзами и традиционными объективами является высокий уровень паразитной засветки и разного рода «ложные изображения» из-за наличия переходных краевых участков между зонами, поэтому её использование для построения оптически точных изображений затруднено. Тем не менее, уже есть положительный опыт построения и таких оптических систем. Перспективным направлением может быть построение космических телескопов диаметром в десятки и сотни метров с использованием линз Френеля на основе тонких мембран^[3].

Линзы Френеля применяются:

в осветительных устройствах, особенно подвижных, для минимизации веса и затрат на перемещение;
в крупногабаритных фокусирующих системах морских маяков, в проекционных телевизорах, оверхед-проекторах (кодоскопах), фотовспышках, навигационных огнях, светофорах, железнодорожных линзовых светофорах и семафорных фонарях и фонарях пассажирских вагонов;
в основе современных безочковых 3D-телевизоров некоторых производителей (см. лентикулярный линзовый растр)^[4]
в инфракрасных (пирометрических) датчиках движения охранных сигнализаций;
в линзовых антеннах;
Оптико-локационная станция истребителя-бомбардировщика пятого поколения Lockheed Martin F-35 Lightning II.

Помещая линзу Френеля вблизи фокальной плоскости объектива и окуляра оптической системы в зеркальных фотоаппаратах, конструкторы достигают максимально равномерной освещённости изображения на матовом стекле видоискателя. При этом кольцевая структура линзы маскируется матовым стеклом, а паразитное рассеивание не оказывает влияния на изображение. Выпускаются тонкие плоские лупы с размером до книжного листа, представляющие собой лист прозрачного пластика, на котором оттиснута линза Френеля. Линза Френеля в виде пластиковой плёнки, наклеенной на заднее стекло автомобиля, уменьшает мёртвую (невидимую) зону позади автомобиля при взгляде через зеркало заднего вида. Перспективным считается использование линз Френеля в качестве концентратора солнечной энергии для солнечных батарей, позволившее довести КПД солнечных элементов до 44,7 %^[5]

Акустические линзы Френеля (точнее, изготавливаемые из звукопоглощающих материалов акустические зонные пластинки Френеля [1]) используются в акустике для формирования звукового поля.

Плоский, тонкий, прозрачный и гибкий пластиковый лист (лентикулярный линзовый растр), имеющий концентрические круги на нем, действует как линза Френеля.
Френелевская лупа размером с кредитную карту
Макрофотография поверхности линзы Френеля.
Линза Френеля для увеличения изображения на экране телевизора; у данной линзы практически отсутствует дисторсия
Вид на освещенный край кромки оптической системы посадки линзы Френеля на борту атомного авианосца «Дуайт Эйзенхауэр»
Принципиальная схема рассеивания света в фаре, где одна часть света отражается от параболического зеркала и преломляется через линзу Френеля
Линзы Френеля в маяке
Линза Френеля маршрутного светофора