フレネルレンズの関数と原理の紹介

June 06, 2024

フレネルレンズは、ネジ付きレンズとも呼ばれ、フランスの物理学者オーガスティンジャンフレネルによって発明されたレンズの一種です。この設計は、通常のレンズよりも大きな開口部と焦点距離が短いレンズを生産し、体重と体積が小さいため、最初は灯台に適用されました。以前のレンズと比較して、フレネルレンズは薄く、より多くの光を伝達することができ、長距離でも灯台を見ることができます。

フレネルレンズは、設計や製造から光学工学、ポリマー材料エンジニアリング、CNC加工、ダイヤモンドターニング、ニッケルメッキプロセスなど、さまざまな技術分野に至るまで、広く使用されている光学成分です。成形、射出成形、注入などの製造プロセス。

ねじれレンズとも呼ばれるフレネルレンズは、主にポリオレフィン物質を注入することで作られた薄いシートであり、ガラスで作られています。レンズの表面は滑らかな表面であり、同心円のごく一部が反対側に刻まれています。そのテクスチャは、相対的な感度と受信角の要件に従って、光の干渉と干渉に基づいて設計されています。レンズには多くの要件があります。

高品質のレンズには、滑らかな表面、透明なテクスチャー、および目的によって異なる厚さが必要です。その特性は、広い領域、薄い厚さ、長い検出距離です。多くの場合、フレネルレンズは赤外線と可視光に似た凸レンズであり、より良い効果を持っていますが、そのコストは一般的な凸レンズよりもはるかに低くなっています。プロジェクター、薄膜の拡大ガラス、赤外線検出器など、低精度の要件が低い状況で一般的に使用されています。

フレネルレンズの機能：

LEDレンズの特別な光学原理を使用して、フレネルレンズは、検出器の前に変数「死角」と「高感度ゾーン」を生成し、検出と受容における感度を向上させます。人がカメラの前を歩くと、人体によって放出される赤外線光線は、死角から高感度ゾーンに連続的に交互に交互になり、受信した赤外線信号が変動するパルスの形で現れます。

フレネルレンズには2つの機能があります。まず、焦点を合わせます。これは、PIRで放出されようとしている熱放出の赤外線信号を屈折（反映）します。第二に、検出領域をいくつかの明るい領域と暗い領域に分割し、検出領域に入る移動オブジェクトが温度変化の形でPIRの熱放出赤外線信号の変化を生成します。

フレネルレンズは、簡単に言えば、LEDレンズの片側に等距離の溝を備えたレンズであり、光が通過することができます（反射または屈折）。従来のバンドパス光学フィルター研磨法のコストが高くなっています。フレネルレンズはコストを大幅に削減できます。

PIRは典型的な例です。 PIRは、アラームシステムで広く使用されています。見ている限り、各PIRにプラスチックキャップがあります。それはフレネルレンズです。小さな帽子の内側はすべて歯のパターンで彫られています。このフレネルレンズは、入射光の周波数ピークを10ミクロン（ヒト赤外線のピーク）に制限できます。

フレネルレンズは、狭帯域干渉フィルターを通過する光をシリコン光電気セカンドオーダー検出器の光感電表面に焦点を合わせることができます。フレネルレンズは、有機溶液（アルコールなど）で拭くことはできませんが、最初に蒸留水または普通のきれいな水で洗浄し、次に脱脂綿で拭くことができます。

現在、カメラのフォーカススクリーンは、明るさと明るさの利点があるフロストガラスフレネルレンズで作られています。焦点は正確ではなく、焦点画面上のイメージングも不明です。より正確なフォーカスに一致するために、通常、フォーカシング画面の中心に分割画像とマイクロエッジリングデバイスがインストールされます。焦点が正確でない場合、フォーカス画面の中心にある被写体の画像は2つの画像に分割されます。 2つの分割画像が1つに融合すると、正確なフォーカスを実現できます。 AF SLRカメラの標準フォーカシングスクリーンには、一般にスプリットデバイスはありませんが、AF領域を表すために小さな長方形のボックスが刻まれています。一部のフォーカシングスクリーンには、ローカルメーターまたはポイントメータリングエリアが刻まれています。 AF DSLRの初期には、低光環境に焦点を合わせるときにフォーカスフレームを見るのが難しいことがよくあり、カメラがフォーカスポイントとして使用したポイントを判断することが困難でした。新世代のDSLRのフォーカス画面に焦点を当てると、フォーカスサウンドプロンプトがあり、複雑な環境でのフォーカスが容易になります。さまざまなフォーカススクリーンにはさまざまな用途があり、スクリーンのフォーカスなどの画像をキャプチャするために使用できます。フォーカススクリーンは、写真の構築やファイルの反転に適した水平線と垂直線またはスケールフォーカシングスクリーンを採用しています。中央のセクションには分割画像はありませんが、小さな絞りレンズに適しているマイクロエッジのオートフォーカス画面のみが適切です。片側が明るく、もう一方の側が黒であるという不利な点はありません。多くのDSLRカメラのフォーカススクリーンは、ユーザー自身に置き換えることができます。ねじレンズとも呼ばれます。

フレネルレンズの原理：

Fresnellensは、正面から見ると、同心円で構成されるダーツディスクに似ている微細構造光学装置です。この方法は非常に単純です。レンズの屈折エネルギーが光学表面（レンズ表面など）でのみ発生すると仮定し、ミラー表面の曲率を維持しながらできるだけ多くの光学材料を除去します。

別の理解は、レンズの連続表面が片側に「崩壊」することです。その表面は一連の鋸歯状の溝で構成されており、中央部分は楕円形の弧です。各溝と隣接する溝には異なる角度がありますが、光をまとめて中央の焦点を形成することができます。これはレンズの焦点です。各溝は独立した小さなレンズのようなもので、光を調整して平行光または集中光を形成できます。このレンズは、球面異常を排除することもできます。

フレネルレンズの構造分類：

円形のフレネルレンズ、円筒形のフレネルレンズ、有線フレネルレンズ、創傷フレネルレンズ、フレネルレンズ、フレネルレンズ、フレネルレンズ、フレネルレンズがあります。