ما هي عدسة فريسنل البصرية

تقلل عدسة Fresnel من كمية المواد المطلوبة مقارنةً بالعدسة التقليدية بتقسيم العدسة إلى مجموعة من الأقسام الحلقية المركز. تحتوي عدسة فريسنل المثالية على عدد لا حصر له من الأقسام. في كل قسم ، انخفض السمك الإجمالي مقارنة بالعدسة البسيطة المكافئة. هذا يقسم بشكل فعال السطح المستمر للعدسة القياسية إلى مجموعة من الأسطح من نفس الانحناء ، مع انقطاع تدريجي بينهما.

في بعض العدسات ، يتم استبدال الأسطح المنحنية بأسطح مسطحة ، بزاوية مختلفة في كل قسم. يمكن اعتبار مثل هذه العدسة مجموعة من المنشورات مرتبة بطريقة دائرية ، مع منشورات أكثر حدة على الحواف ، ومركز مسطح أو محدب قليلاً. في العدسات الأولى (وأكبر) Fresnel ، كان كل قسم في الواقع منظور منفصل. تم إنتاج عدسات Fresnel "قطعة واحدة" في وقت لاحق ، حيث يتم استخدامها في مصابيح أمامية للسيارات ، والفرامل ، ومواقف السيارات ، والعدسات الإشارة ، وما إلى ذلك. في العصر الحديث ، يمكن استخدام معدات الطحن التي تسيطر عليها الكمبيوتر (CNC) أو الطابعات ثلاثية الأبعاد لتصنيع العدسات الأكثر تعقيدًا.

يسمح تصميم عدسة Fresnel بتخفيض كبير في السماكة (وبالتالي كتلة وحجم المواد) ، على حساب تقليل جودة التصوير للعدسة ، وهذا هو السبب في أن تطبيقات التصوير الدقيقة مثل التصوير الفوتوغرافي لا تزال تستخدم العدسات التقليدية الأكبر.

عادة ما تكون عدسات Fresnel مصنوعة من الزجاج أو البلاستيك. يتراوح حجمها من المنارات التاريخية الكبيرة (المترو أجهزة عرض الرسم البياني) إلى صغيرة (شاشات كاميرا TLR/SLR ، البصريات الصغيرة). في كثير من الحالات ، تكون رقيقة جدًا ومسطحة ، ومرنة تقريبًا ، مع سماكة في نطاق 1 إلى 5 مم (1 ⁄ 32 إلى 3 ⁄ 16 بوصة).

تتكون معظم عدسات فريسنل الحديثة فقط من عناصر الانكسار. ومع ذلك ، تميل عدسات المنارة إلى تشمل كل من العناصر الانكسارية والانعكاس ، حيث كان الأخير خارج الحلقات المعدنية التي شوهدت في الصور. في حين أن العناصر الداخلية عبارة عن أقسام من العدسات الانكسارية ، فإن العناصر الخارجية تعكس المنشورات ، التي يقوم كل منها بإجراء انكسارتين وانعكاس داخلي واحد ، وتجنب فقدان الضوء الذي يحدث في التفكير من مرآة فضية.

طلب

التصوير

تم بيع عدسة فريسنل البلاستيكية كجهاز توسيع شاشة تلفزيونية

عدسة Fresnel المستخدمة في تلفزيون CRT المحمول Sinclair FTV1 ، والذي يوسع الجانب الرأسي للعرض فقط

يتم استخدام عدسات Fresnel كأجهزة تكبير بسيطة باليد. كما أنها تستخدم لتصحيح العديد من الاضطرابات البصرية ، بما في ذلك اضطرابات سعة العين مثل Strabismus. [14] تم استخدام عدسات Fresnel لزيادة الحجم البصري لعروض CRT في أجهزة تلفزيون الجيب ، لا سيما Sinclair TV80. كما أنها تستخدم في إشارات المرور.

يتم استخدام عدسات Fresnel في الشاحنات الأوروبية اليسرى التي تدخل المملكة المتحدة وجمهورية أيرلندا (والعكس صحيح ، الشاحنات الأيرلندية والبريطانية اليمنى التي تدخل البر الرئيسي) للتغلب يجلس على الجانب الخطأ من الكابينة نسبة إلى جانب الطريق على السيارة. يعلقون على نافذة جانب الركاب.

تطبيق سيارة آخر لعدسة Fresnel هو محسن عرض خلفي ، حيث تسمح زاوية الرؤية الواسعة للعدسة المرتبطة بالنافذة الخلفية بفحص المشهد خلف مركبة ، وخاصةً واحدة طويلة أو خدعة ، بشكل أكثر فعالية من رؤية خلفية المرآة وحدها.

تُستخدم عدسات Fresnel متعددة البؤر أيضًا كجزء من كاميرات تحديد الشبكية ، حيث توفر صورًا متعددة داخل وخارجية هدف التثبيت داخل الكاميرا. بالنسبة لجميع المستخدمين تقريبًا ، ستكون إحدى الصور على الأقل في التركيز ، وبالتالي السماح بمحاذاة العين الصحيحة.

كما تم استخدام عدسات Fresnel في مجال الترفيه الشعبي. استفاد الفنان البريطاني بيتر غابرييل من عروضه المباشرة المنفردة لتكبير حجم رأسه ، على عكس بقية جسمه ، للتأثير الدرامي والكوميدي. في فيلم Terry Gilliam Brazil ، تظهر شاشات Fresnel البلاستيكية ظاهريًا كإعدادات كبيرة لشاشات CRT الصغيرة المستخدمة في مكاتب وزارة المعلومات. ومع ذلك ، فإنها تظهر أحيانًا بين الممثلين والكاميرا ، وتشويه نطاق وتكوين المشهد إلى تأثير فكاهي. يتميز فيلم Pixar Movie Wall-E بعدسة Fresnel في المشاهد حيث يشاهد بطل الرواية Hello Musical Hello ، Dolly! مكبّر على جهاز iPod.

التصوير

استخدم Canon و Nikon عدسات Fresnel لتقليل حجم العدسات المقربة. يمكن أن تكون العدسات الفوتوغرافية التي تشمل عناصر فريسنل أقصر بكثير من تصميم العدسة التقليدية المقابلة. نيكون يدعو مرحلة التكنولوجيا فريسنل.

استخدمت كاميرا Polaroid SX-70 عاكس فريسنل كجزء من نظام المشاهدة.

يمكن أن تستخدم كاميرات المنظر والكبير تنسيقًا عدسة Fresnel بالتزامن مع الزجاج المطحون ، لزيادة السطوع المتصور للصورة التي يتم عرضها بواسطة عدسة على الزجاج المطحون ، وبالتالي مساعدة في ضبط التركيز والتكوين.

إضاءة

عدسة منارة Inckeith وآلية القيادة

تم استخدام عدسات فريسنل الزجاجية عالية الجودة في المنارات ، حيث كانت تعتبر على أحدث حالاتها في أواخر التاسع عشر وخلال منتصف القرن العشرين ؛ لقد تقاعدت معظم المنارات الآن عدسات فريسنل الزجاجية من الخدمة واستبدلت بها بأجور هوائية أقل تكلفة وأكثر ثباتًا ، والتي غالباً ما تحتوي على عدسات من البلاستيك. وتحت فريسنل المستوية المركزية ، من أجل التقاط جميع الضوء المنبعث من مصدر الضوء. يمكن أن يتضمن مسار الضوء من خلال هذه العناصر انعكاسًا داخليًا ، بدلاً من الانكسار البسيط في عنصر Fresnel المستوي. منحت هذه العدسات العديد من الفوائد العملية للمصممين والبناة ومستخدمي المنارات وإضاءةهم. من بين أشياء أخرى ، يمكن أن تتناسب العدسات الأصغر مع مساحات أكثر إحكاما. إن انتقال الضوء الأكبر على مسافات أطول ، وأنماط متنوعة ، جعل من الممكن أن يتثليث موقفًا. [الاقتباس ضروري]

ربما حدث الاستخدام الأكثر انتشارًا لعدسات Fresnel ، لفترة من الوقت ، في المصابيح الأمامية للسيارات ، حيث يمكنها تشكيل الحزمة المتوازية تقريبًا من العاكس المكافئ لتلبية متطلبات أنماط الانخفاض والشعور الرئيسي ، وغالبًا ما تكون في نفس وحدة المصابيح الأمامية (مثل هذا. كما تصميم H4 الأوروبي). لأسباب تتعلق بالاقتصاد والوزن ومقاومة التأثير ، تم توزيع السيارات الحديثة مع عدسات فريسنل الزجاجية ، باستخدام عاكسات متعددة الأوجه مع عدسات البولي البولي. ومع ذلك ، تستمر عدسات Fresnel في الاستخدام الواسع في ذيل السيارات ، وعلامة ، وانعكاس الأضواء.

يتم استخدام عدسات Glass Fresnel أيضًا في أدوات الإضاءة للمسرح والصور المتحركة (انظر Fresnel Lantern) ؛ وغالبا ما تسمى هذه الأدوات ببساطة fresnels. يتكون الأداة بأكملها من مساكن معدنية وعاكس وتجميع مصباح وعدسة فريسنل. تسمح العديد من أدوات Fresnel بنقل المصباح بالنسبة إلى النقطة المحورية للعدسة ، لزيادة أو تقليل حجم شعاع الضوء. نتيجة لذلك ، فهي مرنة للغاية ، ويمكن أن تنتج في كثير من الأحيان شعاع ضيق مثل 7 ° أو واسعة تصل إلى 70 درجة . تنتج عدسة Fresnel شعاعًا ذو حدين للغاية ، لذلك غالبًا ما يتم استخدامه كضوء غسيل. يمكن أن يحمل حامل أمام العدسة فيلمًا بلاستيكيًا ملونًا (هلام) لتلميخ الشاشات الخفيفة أو الأسلاك أو البلاستيك المتجمد لنشره. تعد عدسة Fresnel مفيدة في صنع الصور المتحركة ليس فقط بسبب قدرتها على تركيز الحزمة الأكثر إشراقًا من العدسة النموذجية ، ولكن أيضًا لأن الضوء هو كثافة متسقة نسبيًا عبر عرض شعاع الضوء بالكامل.

نظام الهبوط البصري على حاملة الطائرات البحرية الأمريكية دوايت دي إيزنهاور

عادةً ما تستخدم حاملات الطائرات ومحطات الهواء البحرية عدسات Fresnel في أنظمة الهبوط البصرية. يساعد ضوء "كرات اللحم" الطيار في الحفاظ على منحدر الانزلاق المناسب للهبوط. في الوسط توجد مصابيح أمبر وحمراء تتكون من عدسات فريسنل. على الرغم من أن الأضواء مضاءة دائمًا ، إلا أن زاوية العدسة من وجهة نظر الطيار تحدد لون وموضع الضوء المرئي. إذا ظهرت الأنوار فوق الشريط الأفقي الأخضر ، فإن الطيار مرتفع للغاية. إذا كان أدناه ، فإن الطيار منخفض للغاية ، وإذا كانت الأضواء حمراء ، فإن الطيار منخفض للغاية. [الاقتباس مطلوب

تنبؤ

إن استخدام عدسات Fresnel لإسقاط الصورة يقلل من جودة الصورة ، لذلك تميل إلى الحدوث فقط عندما تكون الجودة غير حرجة أو عندما يكون الجزء الأكبر من العدسة الصلبة باهظة. يمكن ختم عدسات Fresnel الرخيصة أو مصبوبها من البلاستيك الشفاف وتستخدم في أجهزة العرض العلوية وأجهزة التلفزيون الإسقاط.

يتم استخدام عدسات Fresnel ذات الأطوال البؤرية المختلفة (موازٍ واحدة ، وجامع واحد) في الإسقاط التجاري و DIY. تحتوي عدسة الموازات على طول بؤري أقل ويتم وضعها بالقرب من مصدر الضوء ، ويتم وضع عدسة التجميع ، التي تركز الضوء في العدسة الثلاثية ، بعد صورة الإسقاط (لوحة LCD النشطة في مصفوفة LCD). يتم استخدام عدسات Fresnel أيضًا كموازات في أجهزة العرض العامة.

الطاقة الشمسية

نظرًا لأن عدسات Fresnel البلاستيكية يمكن أن تكون أكبر من العدسات الزجاجية ، فضلاً عن كونها أرخص وأخف بكثير ، فهي تستخدم لتركيز أشعة الشمس للتدفئة في الطهي الشمسي ، وفي المساحات الشمسية ، وفي جامعي الطاقة الشمسية المستخدمة لتسخين المياه للاستخدام المنزلي. يمكن أيضًا استخدامها لتوليد البخار أو لتشغيل محرك ستيرلنغ.

يمكن للعدسات Fresnel تركيز أشعة الشمس على الخلايا الشمسية بنسبة ما يقرب من 500: 1. [19] يتيح ذلك تقليل سطح الخلايا الشمسية النشطة ، وخفض التكلفة والسماح باستخدام خلايا أكثر كفاءة والتي قد تكون باهظة الثمن. في أوائل القرن الحادي والعشرين ، بدأت عاكسات فريسنل تستخدم في تركيز نباتات الطاقة الشمسية (CSP) لتركيز الطاقة الشمسية.

يمكن استخدام عدسات Fresnel لتلبيخ الرمال ، مما يسمح للطباعة ثلاثية الأبعاد في الزجاج.