菲涅爾透鏡

　　菲涅爾透鏡 (Fresnel lens) ，又稱螺紋透鏡，是由法國物理學家奧古斯汀?菲涅爾（Augustin?Fresnel)發明的，他在1822年最初使用這種透鏡設計用于建立一個玻璃菲涅爾透鏡系統——燈塔透鏡。菲涅爾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相對靈敏度和接收角度要求來設計的，透鏡的要求很高，一片優質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，厚度薄及偵測距離遠。

　　其工作原理十分簡單：假設一個透鏡的折射能量僅僅發生在光學表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多的光學材料，而保留表面的彎曲度。另外一種理解就是，透鏡連續表面部分“坍陷”到一個平面上。

菲涅爾透鏡原理圖

　　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，也就是透鏡的焦點。每個凹槽都可以看做一個獨立的小透鏡，把光線調整成平行光或聚光。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。

　　從光學設計上來分類，菲涅爾透鏡分為兩類：

　　1、正菲涅爾透鏡：

　　光線從一側進入，經過菲涅爾透鏡在另一側出來聚焦成一點或以平行光射出。焦點在光線的另一側，并且是有限共軛。
　　這類透鏡通常設計為準直鏡（如投影用菲涅爾透鏡，放大鏡）以及聚光鏡（如太陽能用聚光聚熱用菲涅爾透鏡）。

正菲涅爾透鏡示意圖

　　2、負菲涅爾透鏡 ：

　　和正焦菲涅爾透鏡剛好相反，焦點和光線在同一側，通常在其表面進行涂層，作為第一反射面使用。

負菲涅爾透鏡示意圖

　　從結構上劃分：

　　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。

　　菲涅爾透鏡應用于多個領域，包括：

　　●  投影顯示：菲涅爾投影電視，背投菲涅爾屏幕，高射投影儀，準直器；
　　●  聚光聚能：太陽能用菲涅爾透鏡，攝影用菲涅爾聚光燈，菲涅爾放大鏡；
      ●  航空航海：燈塔用菲涅爾透鏡，菲涅爾飛行模擬；
　　●  科技研究：激光檢測系統等；
　　●  紅外探測：無源移動探測器；
　　●  照明光學：汽車頭燈，交通標志，光學著陸系統；
　　●  智能家居：安防系統探測器等。