菲涅尔透镜的原理|作用

　　菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆。菲涅尔透镜的在很多时候相当于凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。

菲涅尔透镜的基本原理

　　菲涅尔透镜的工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面(如：透镜表面)，拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。另外一种理解就是，透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。如图：

　　菲涅尔透镜塌陷到平面从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，zhong心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成zhong心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。菲涅尔透镜还能够消除部分球形像差。

　　简单地说，菲涅尔透镜一面是平坦的，另一面是凸起的。人们首次使用菲涅尔透镜是在18世纪初，当时它被用在灯塔的探照灯上，聚焦射出来的光束。当人们需要一面又薄又轻的透镜时，塑料菲涅尔透镜便派上了用场。尽管成像质量不如玻璃透镜，但是在很多应用中并不需要wan美的图像质量。

　　菲涅尔透镜背后的基本思想很简单。想象一下，取一面塑料放大镜并将其切成一百个同心圆环(就像树的年轮)薄片。每个圆环都比旁边的圆环稍微小一点，并将光会聚到zhong心。现在，取出并修改每一个圆环，使其一边平坦并且与其余圆环等厚。为了保持圆环向zhong心会聚光线的能力，各个圆环的斜面的角度将有所不同。现在，若将所有圆环堆叠在一起，就可以得到一面菲涅尔透镜了。当然也可以将透镜做得特别大，大型菲涅尔透镜经常用作太阳能聚光器。

菲涅尔透镜的作用

　　菲涅尔透镜，简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹。通过这些齿纹，可以达到对指定光谱范围的光带通(反射或者折射)的作用。传统的打磨光学器材的带通光学滤镜造价昂贵，菲涅尔透镜可以极大的降低成本。

　　菲涅尔透镜在PIR上的作用

　　典型的例子就是PIR(被动红外线探测器)。PIR广泛的用在警报器上。如果你拿一个看看，你会发现在每个PIR上都有个塑料的小帽子。小帽子的内部都刻上了齿纹。这种菲涅尔透镜可以将入射光的频率峰值限制到10微米左右(人体红外线辐射的峰值)。

　　在PIR上，菲涅尔透镜作用有两个作用：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射(反射)在PIR上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。

　　其利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。由于菲涅尔透镜的主要是将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。通过分布在镜片上的同心圆的窄带(视窗)用来实现红外线的聚集，相当于凸透镜的作用，这部分选择主要是看透镜窄带的设计及透镜材质。

　　考虑透镜的参数主要有：光通量、不同透镜同心度、厚度不均匀性、透镜光轴与外形同心度、透过率、焦距误差等。菲涅尔透镜窄带(视窗)的设计一般都是不均匀的，自上而下分为几排，上面较多、下边较少，一般中间密集、两侧疏。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜;下边较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。材质一般用有机玻璃。

　　菲涅尔透镜在相机对焦屏上的作用

　　现在的相机对焦屏都是磨砂毛玻璃菲涅尔透镜，其优点是明亮和亮度均匀。对焦不准时，在对焦屏上的成像是不清晰的。为了配合更精确地对焦，一般在对焦屏中yang装有裂像和微棱环装置。当对焦不准时，被摄体在对焦屏中yang的像是分裂成两个图像，当两个分裂的图像合二为一时，表明对焦准确了。

　　AF单反机的标准对焦屏一般不设有裂像装置，而是刻有一个小矩形框来表示AF区域，有些对菲涅尔透镜焦屏上还刻有局部测光或测光区域。不同类型的对焦屏有同的用途、拍摄人像可能用如裂像对焦屏更好，带横竖线或刻度的对焦屏适用于建筑物摄影和文件翻拍;中间部分没有裂像而只有微棱的对焦屏适用于小光圈镜头，它不会有裂像一边亮一边黑的缺点。不少单反相机焦屏可由用户自己更换。又称螺纹透镜。

　　由于菲涅尔透镜由有机玻璃制成，不能用任何有机溶液(如酒精等)擦拭，除尘时可先用蒸馏水或普通净水冲洗，再用脱脂棉擦拭。