Линза френеля для чего
Линза Френеля и ее роль в датчиках движения
Несмотря на разнообразие инфракрасных датчиков движения, практически все они одинаковы по своей структуре. Основным элементом в них является пироприемник, или пиродетектор, который включает в себя два чувствительных элемента.
Зона обнаружения пироприемника – два узких прямоугольника. Чтобы увеличить зону обнаружения с одного луча прямоугольной формы до максимально возможного значения
и повысить ее чувствительность, используются собирающие линзы.
Собирающая линза по форме выпуклая, она направляет падающие на нее оптические лучи в одну точку F – это главный фокус линзы. Если использовать несколько таких линз, зона обнаружения увеличится.
Использование сферических выпуклых линз утяжеляет и удорожает конструкцию устройства. Поэтому в инфракрасных датчиках движения и присутствия используется линза Френеля.
Линза Френеля. История создания
Французский физик Огюст Френель в 1819 году предложил свою конструкцию линзы для маяка.
Линза Френеля образована от сферической линзы. Последнюю разделили на множество колец, уменьшенных по толщине. Так получилась плоская линза.
Благодаря такой форме, линзы начали изготавливать из тонкой пластиковой пластины, что позволило применять их в осветительных устройствах и датчиках движения и присутствия.
Линзы датчика состоят из множества сегментов, представляющих собой линзы Френеля. Каждый сегмент сканирует определенную область зоны охвата датчика. Формы линз датчиков движения определяют форму зоны обнаружения.
Например, у потолочных устройств форма линз – полусфера, соответственно зона обнаружения 360 градусов. У устройств с цилиндрической формой линз она обычно составляет 110-140 градусов. Есть и квадратные формы зон обнаружения.
Линейка инфракрасных датчиков движения и присутствия компании B.E.G имеет высококачественные линзы Френеля, которые обеспечивают отличные параметры обнаружения.
Линза в датчике движения играет важную роль и без нее устройство не может функционировать правильно.
Линза Френеля, которая всегда с собой
Крупными буквами печатались слова совершенно несущественные, а все существенное изображалось самым мелким шрифтом.
М.Е. Салтыков-Щедрин
Всякий раз, перечитывая Михаила Евграфовича, поражаешься прозорливости тверского вице-губернатора. Вот откуда он узнал про продукты сырные, напитки пивные и прочий притворившийся едой корм, с крошечными буковками на упаковках?! Да, буковки разглядеть в 20 лет без проблемы. Но молодость — недуг, что проходит сам собой. И если у вас свои глаза ещё позволяют микротексты жёлтым по розовому читать, вашим старикам может очень пригодиться.
В принципе, наштамповать такие штуки (называется линза Френеля) не сложно. Штука сделать годную. Я опасался гораздо худшего. Но с качеством явно повезло.
Предварительный тест
Пара примеров, как картинка выглядит на рекламных(!) фото на взгляд совершенно аналогичных линз.
Лот с амазона, дороже. Мыло по всему полю, кроме небольшой центральной части. Бочкообразная дисторсия по самое не-балуй 
Лот с e-bay, во много раз дешевле. Хроматическая аберрация и подушкообразная дисторсия. Хотя пользоваться IMHO можно. 
Изображение из Википедии — и подушкообразная дисторсия и хроматическая аберрация и мыло 
В общем, обозреваемая линзу оценю как весьма приличную. Но точно не самую дешёвую.
Френель и его линза, исторический экскурс
В начале XIX века европейские морские государства решили совместными усилиями усовершенствовать маяки — важнейшие навигационные устройства того времени. Во Франции для этой цели была создана специальная комиссия, и работать в ней ввиду богатого инженерного опыта и глубокого знания оптики пригласили Френеля.
Свет маяка должен быть виден далеко, поэтому маячный фонарь поднимают на высокую башню. А чтобы собрать его свет в лучи, фонарь нужно поместить в фокус либо вогнутого зеркала, либо собирающей линзы, причём довольно большой. Зеркало, конечно, можно сделать любого размера, но оно даёт только один луч, а свет маяка должен быть виден отовсюду. Поэтому на маяках ставили порой полтора десятка зеркал с отдельным фонарём в фокусе каждого зеркала. Вокруг одного фонаря можно смонтировать несколько линз, но сделать их необходимого — большого — размера практически невозможно. В стекле массивной линзы неизбежно будут неоднородности, она потеряет форму под действием собственной тяжести, а из-за неравномерного нагрева может лопнуть.
Нужны были новые идеи, и комиссия, пригласив Френеля, сделала правильный выбор: в 1819 году он предложил конструкцию составной линзы, лишённую всех недостатков, присущих линзе обычной. Френель рассуждал, вероятно, так. Линзу можно представить в виде набора призм, которые преломляют параллельные световые лучи — отклоняют их на такие углы, что после преломления они сходятся в точке фокуса. Значит, вместо одной большой линзы можно собрать конструкцию в виде тонких колец из отдельных призм треугольного сечения.
Френель не только рассчитал форму профилей колец, он также разработал технологию и проконтролировал весь процесс их создания, нередко исполняя обязанности простого рабочего (подчинённые оказались крайне неопытными). Его усилия дали блестящий результат. «Яркость света, которую даёт новый прибор, удивила моряков», — писал Френель друзьям. И даже англичане — давние конкуренты французов на море — признали, что конструкции французских маяков оказались самыми лучшими. Их оптическая система состояла из восьми квадратных линз Френеля со стороной 2,5 м, имевших фокусное расстояние 920 мм.
Как линза Френеля устроена
Доставка и упаковка
Заказ 19 июля 2018, отгрузка 22 июля, получено 06 августа. Полный трек
Транспортная упаковка — серый ПЭ пакет. Коммерческая упаковка — прозрачный ПЭ пакет. Оба не заслуживают личных портретов.
Спецификация
Прозрачная лупа RIMIX
Цвет: Случайный
Материал: ПВХ
Размер: 85x55x1
Увеличение: 3 X
Внешний вид
Линза укомплектована пластиковым чехлом-кармашком, защищающим оптическую поверхность от царапин и загрязнений. Надпись иероглифами на чехле «Увеличительное стекло высокой чёткости в формате визитки» (Карта Тройка — для масштаба. Соответствует по размерам пластиковой банковской карте, но не палит номера карты. 
Размеры карточки (не чехла) точно соответствуют размерам пластиковых карт 
Увеличение на глаз я бы оценил раза в два, вот и проверим. 
Фокусное расстояние
Так вот, фокусное расстояние я намерил грубо 140 мм. То есть увеличение реально около 2Х крат (при 3, напомню, обещанных). А оптическая сила — около 7D. 7 диоптрий — это много по меркам очков. Характерная оптическая сила очков для пенсионеров 2-2.5-3 диоптрии. Хотя бывает и много больше, конечно.
В магазине
Е536 – Ферроцианид калия
Само вещество — ферроцианид калия — очень слаботоксично, но при взаимодействии его с водой в процессе реакции выделяются ядовитые газы. Но их количество, как правило, не представляет серьезной опасности для здоровья. При взаимодействии гексацианоферрата с некоторыми кислотами может выделятся большое количество сильно-токсичного газа цианистого водорода. В пищевой промышленности используется, в основном, для предотвращения комкования и слеживания, в качестве добавки к поваренной соли. Так же применяется при производстве колбас, о чем всегда незамедлительно сообщает белый налет на оболочке продукта.
Собираем солнечный свет
В процессе выяснилось, что у линзы огромная кома. На практике это означает, что держать для выжигания её нужно довольно точно перпендикулярно направлению на солнце. У меня это не вызывало проблем, а вот у дочери всё время получалось примерно вот так. (внимание на изображение на шланге) 
Подарил мне папа лупу
(Мне ужасно повезло!),
Всё рассматривать я буду
В это толстое стекло.
Увеличивает лупа
Всё, что только видит глаз,
Я теперь узнал, что в супе
Мама варит каждый раз.
У капусты вид ужасный —
Всё, пропал мой аппетит…
А второе съел я сразу,
И теперь мне не влетит.
Я поймал на кухне кошку,
Чтобы рассмотреть усы,
А она тотчас — в окошко,
Хоть страшней не лупа — псы!
Солнце светит в окна ярко,
Лучик мне в ладонь упал…
Лупу я навёл… как жарко!
Луч рассматривать я стал…
Точка обожгла ладошку
Я невольно вскрикнул… ой.
Но поплакал я немножко,
Пряча лупу под тахтой.
Чтобы мама не ругала
Папу, лупу и меня,
Эту маленькую ранку
Смажу сам зеленкой я.
Достоинства и недостатки
+ Неожиданно качественная картинка для такого типа линз. Говорит о качественном материале, правильном конструкторском расчёте и соблюдении технологии.
+ Лёгкая и компактная, умещается в кошельке и окажется в нужное время под рукой
+ Можно использовать в образовательных целях и как игрушку, поджигать солнечным светом
+ На длинной стороне небольшая линейка
— Не дешёвый вариант. Линзы этого типоразмера есть и в разы дешевле
— Недодали кратности — 2 при заявленных 3
— В чехле не лезет в отделение для пластиковых карт. А без чехла нельзя, быстро придёт в негодность.
Итого
Линза мне понравилась больше, чем я ожидал. Ещё раз уточню, то полно предложений во много раз дешевле. Сильно сомневаюсь, что аналогичного качества. Но для целей изучения состава фальш-сыра в магазине радужные разводы по краям не смертельны. Так что каждый может выбрать под себя дешевле или качественнее. С оптикой постоянно такая петрушка.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Линза Френеля
Конструкция позволяет создавать линзы с большой апертурой и коротким фокусным расстоянием без использования массы и объема материала, которые потребовались бы для линз обычной конструкции. Линзу Френеля можно сделать намного тоньше, чем сопоставимую обычную линзу, в некоторых случаях принимая форму плоского листа. Линза Френеля может улавливать больше наклонного света от источника света, что позволяет видеть свет от маяка, оборудованного одним из них, на больших расстояниях.
Содержание
История [ править ]
Описание [ править ]
Линза Френеля уменьшает количество необходимого материала по сравнению с обычной линзой за счет разделения линзы на набор концентрических кольцевых секций. Идеальная линза Френеля имела бы бесконечное количество секций. В каждой секции общая толщина уменьшена по сравнению с эквивалентной простой линзой. Это эффективно разделяет непрерывную поверхность стандартной линзы на набор поверхностей одинаковой кривизны со ступенчатыми разрывами между ними.
Конструкция линзы Френеля позволяет значительно уменьшить толщину (и, следовательно, массу и объем материала) за счет снижения качества изображения объектива, поэтому приложения для точной визуализации, такие как фотография, обычно по-прежнему используют более крупные обычные линзы.
Размеры линз маяка [ править ]
Френель произвел шесть размеров линз для маяков, разделенных на четыре порядка в зависимости от их размера и фокусного расстояния. [9] В современном использовании они классифицируются от первого до шестого порядка. Позднее был добавлен промежуточный размер между третьим и четвертым порядками, а также размеры выше первого и ниже шестого.
Объектив первого порядка имеет фокусное расстояние 920 мм (36 дюймов) и максимальный диаметр 2590 мм (8,5 футов) в высоту. Полная сборка имеет высоту около 3,7 м (12 футов) и ширину 1,8 м (6 футов). Самый маленький (шестого порядка) имеет фокусное расстояние 150 мм (5,9 дюйма) и оптический диаметр в высоту 433 мм (17 дюймов). [9] [10] [11]
| Заказ | Фокусное расстояние (мм) | Высота (м) | Первая установка |
|---|---|---|---|
| Восьмой | |||
| Седьмой | |||
| Шестой | 150 | 0,433 | |
| Пятый | 187,5 | 0,541 | |
| Четвертый | 250 | 0,722 | |
| 3 1 ⁄ 2 | 375 | ||
| В третьих | 500 | 1,576 | |
| Второй | 700 | 2,069 | |
| Первый | 920 | 2,59 | |
| Мезорадиальный | 1125 | ||
| Гиперрадиальный | 1330 | 1879 г. |
Линза первого порядка
Линза первого порядка слева
Линза первого порядка ( Музей виноградников Марты )
Крупный план линзы второго порядка
Линза третьего порядка ( свет острова Саймонс )
Линза третьего и 1⁄2 порядка ( Marblehead Light )
Линза четвертого порядка ( Nobska Light )
Линза пятого порядка ( Jones Point Light )
Линза шестого порядка ( Ponce de Leon Inlet Light )
Типы [ править ]
Изображение [ править ]
Без изображений [ править ]
Использует [ редактировать ]
Изображение [ править ]
Линзы Френеля используются в европейских грузовиках с левым рулем, въезжающих в Великобританию и Ирландию (и наоборот, в ирландских и британских грузовиках с правым рулем, въезжающих в континентальную Европу), чтобы преодолеть слепые зоны, вызванные водителем, управляющим грузовиком во время движения. сидеть с неправильной стороны кабины относительно обочины дороги, на которой находится автомобиль. Они прикрепляются к окну со стороны пассажира. [17]
Фотография [ править ]
В камере Polaroid SX-70 использовался отражатель Френеля как часть системы обзора.
В камерах обзора и широкоформатных камерах может использоваться линза Френеля в сочетании с матовым стеклом для увеличения воспринимаемой яркости изображения, проецируемого линзой на матовое стекло, что помогает регулировать фокусировку и композицию.
Освещение [ править ]
Проекция [ править ]
Солнечная энергия [ править ]
Линзы Френеля могут концентрировать солнечный свет на солнечных элементах в соотношении почти 500: 1. [21] Это позволяет уменьшить активную поверхность солнечных элементов, снижая стоимость и позволяя использовать более эффективные элементы, которые в противном случае были бы слишком дорогими. [22] В начале 21-го века отражатели Френеля начали использоваться для концентрации солнечных электростанций (CSP) для концентрации солнечной энергии. Одним из приложений был предварительный нагрев воды на угольной электростанции Liddell в Хантер-Вэлли, Австралия.
Линзы Френеля можно использовать для спекания песка, что позволяет 3D-печатью на стекле. [23]
СОДЕРЖАНИЕ
Описание
Линза Френеля уменьшает количество необходимого материала по сравнению с обычной линзой, разделяя линзу на набор концентрических кольцевых секций. Идеальная линза Френеля имела бы бесконечное количество секций. В каждой секции общая толщина уменьшена по сравнению с эквивалентной простой линзой. Это эффективно разделяет непрерывную поверхность стандартной линзы на набор поверхностей одинаковой кривизны со ступенчатыми разрывами между ними.
В некоторых линзах изогнутые поверхности заменены плоскими поверхностями с различным углом в каждой секции. Такую линзу можно рассматривать как набор призм, расположенных по кругу, с более крутыми призмами по краям и плоским или слегка выпуклым центром. В первых (и самых больших) линзах Френеля каждая секция фактически представляла собой отдельную призму. Позже были произведены цельные линзы Френеля, которые использовались для автомобильных фар, тормозов, парковочных линз, линз указателей поворота и т. Д. В наше время фрезерное оборудование с компьютерным управлением (ЧПУ) или трехмерные принтеры могут использоваться для производства более сложных линз.
Конструкция линзы Френеля позволяет значительно уменьшить толщину (и, следовательно, массу и объем материала) за счет снижения качества изображения линзы, поэтому приложения для точной визуализации, такие как фотография, обычно по-прежнему используют более крупные обычные линзы.
Размеры линз маяка
Френель разработал шесть размеров линз для маяков, разделенных на четыре порядка в зависимости от их размера и фокусного расстояния. В современном использовании они классифицируются от первого до шестого порядка. Позднее был добавлен промежуточный размер между третьим и четвертым порядками, а также размеры выше первого и ниже шестого.
Объектив первого порядка имеет фокусное расстояние 920 мм ( 36 + 1 ⁄ 4 дюйма) и составляет около 2,59 м (8 футов 6 дюймов) в высоту и 1,8 м (6 футов) в ширину. Наименьший (шестой) порядок имеет фокусное расстояние 150 мм (6 дюймов) и высоту 433 мм ( 17 дюймов). + 1 ⁄ 16 дюйма).
Самые большие линзы Френеля называются гиперрадиальными (или гиперрадиальными ). Один такой объектив имелся под рукой, когда было решено построить и оснастить фонарик Макапуу-Пойнт на Гавайях. Вместо того, чтобы заказывать новый объектив, там была использована огромная оптическая конструкция высотой 3,7 метра (12 футов) с более чем тысячей призм.
| порядок | Фокусное расстояние (мм) | Высота (м) | Первая установка |
|---|---|---|---|
| Восьмой | |||
| Седьмой | |||
| Шестой | 150 | 0,433 | |
| Пятая | 187,5 | 0,541 | |
| Четвертый | 250 | 0,722 | |
| 3 + 1 ⁄ 2 | 375 | ||
| В третьих | 500 | 1,576 | 1825 г. |
| Второй | 700 | 2,069 | |
| Первый | 920 | 2,59 | 1823 г. |
| Мезорадиальный | 1125 | ||
| Гиперрадиальный | 1330 | 1887 г. |
Линза первого порядка
Крупный план линзы второго порядка
Визуализация
Без изображений
Использует
Визуализация
Линзы Френеля используются в европейских грузовиках с левым рулем, въезжающих в Великобританию и Ирландию (и наоборот, в ирландских и британских грузовиках с правым рулем, въезжающих в континентальную Европу), чтобы преодолеть слепые зоны, вызванные водителем, управляющим грузовиком во время движения. сидеть с неправильной стороны кабины по отношению к обочине дороги, на которой находится автомобиль. Они прикрепляются к окну со стороны пассажира.
Фотография
В камере Polaroid SX-70 использовался отражатель Френеля как часть системы обзора.
В камерах обзора и широкоформатных камерах может использоваться линза Френеля в сочетании с матовым стеклом для увеличения воспринимаемой яркости изображения, проецируемого линзой на матовое стекло, что помогает регулировать фокус и композицию.
Освещение
Проекция
Солнечная энергия
Линзы Френеля могут концентрировать солнечный свет на солнечных элементах в соотношении почти 500: 1. Это позволяет уменьшить активную поверхность солнечных элементов, снизить стоимость и позволяет использовать более эффективные элементы, которые в противном случае были бы слишком дорогими. В начале 21-го века отражатели Френеля начали использоваться в электростанциях, концентрирующих солнечную энергию (CSP), для концентрирования солнечной энергии. Одно из приложений заключалось в подогреве воды на угольной электростанции Liddell в Хантер-Вэлли, Австралия.
Линзы Френеля можно использовать для спекания песка, что позволяет 3D-печатью на стекле.
История
Предтечи
Вклад Френеля
Френель признал британские линзы и изобретение Бюффона в мемуарах, прочитанных 29 июля 1822 года и напечатанных в том же году. Дата этих мемуаров может быть источником утверждения, что пропаганда маяка Френеля началась на два года позже, чем у Брюстера; но из текста ясно, что участие Френеля началось не позднее 1819 года.
В 1825 году Френель расширил свою конструкцию фиксированной линзы, добавив вращающуюся матрицу вне фиксированной матрицы. Каждая панель вращающегося массива должна была преломлять часть фиксированного света от горизонтального вентилятора в узкий луч.
Также в 1825 году Френель представил Carte des Phares (Карта маяков), в котором содержится призыв к системе из 51 маяка плюс меньшие габаритные огни в иерархии размеров линз, называемых «заказами» (первый из которых является самым большим), с различными характеристиками для облегчения распознавание: постоянный свет (от фиксированного объектива), одна вспышка в минуту (от вращающегося объектива с восемью панелями) и две вспышки в минуту (шестнадцать панелей).
По Френелю
Первым этапом разработки линз для маяков после смерти Огюстена Френеля стала реализация его замыслов. Частично это было связано с его младшим братом Леонором, который, как и Огюстен, был инженером-строителем, но, в отличие от Огюстена, имел сильные способности к управлению. Леонор поступил на службу в Комиссию по маякам в 1825 году и сменил Августена на посту секретаря.
Джеймс Тимминс Чанс модифицировал цельностеклянную голофотальную конструкцию Томаса Стивенсона, разместив призмы с двойным отражением вокруг вертикальной оси. Прототип был показан на Международной выставке 1862 года в Лондоне. Позже, чтобы упростить производство, Ченс разделил призмы на сегменты и расположил их в цилиндрической форме, сохранив при этом свойство отражать свет из одной точки обратно в эту точку. Отражатели этой формы, парадоксально названные «диоптрическими зеркалами», оказались особенно полезными для отражения света от лампы, направленной к суше, на сторону моря.
