Apa itu lensa fresnel optik

Lensa Fresnel mengurangi jumlah bahan yang dibutuhkan dibandingkan dengan lensa konvensional dengan membagi lensa menjadi satu set bagian annular konsentris. Lensa Fresnel yang ideal akan memiliki jumlah bagian yang tak terbatas. Di setiap bagian, ketebalan keseluruhan menurun dibandingkan dengan lensa sederhana yang setara. Ini secara efektif membagi permukaan kontinu dari lensa standar menjadi satu set permukaan kelengkungan yang sama, dengan diskontinuitas bertahap di antara mereka.

Di beberapa lensa, permukaan melengkung diganti dengan permukaan datar, dengan sudut yang berbeda di setiap bagian. Lensa seperti itu dapat dianggap sebagai serangkaian prisma yang diatur dengan cara melingkar, dengan prisma yang lebih curam di tepi, dan pusat datar atau sedikit cembung. Dalam lensa Fresnel pertama (dan terbesar), masing -masing bagian sebenarnya adalah prisma terpisah. Lensa Fresnel 'sepotong tunggal' kemudian diproduksi, digunakan untuk lampu depan mobil, rem, parkir, dan lensa sinyal belok, dan sebagainya. Di zaman modern, peralatan penggilingan yang dikendalikan komputer (CNC) atau printer 3-D dapat digunakan untuk memproduksi lensa yang lebih kompleks.

Desain lensa Fresnel memungkinkan pengurangan ketebalan yang substansial (dan dengan demikian massa dan volume material), dengan mengorbankan pengurangan kualitas pencitraan lensa, itulah sebabnya aplikasi pencitraan yang tepat seperti fotografi biasanya masih menggunakan lensa konvensional yang lebih besar.

Lensa Fresnel biasanya terbuat dari kaca atau plastik; Ukurannya bervariasi dari mercusuar besar (rumah mercusuar, ukuran meter) hingga sedang (alat bantu membaca buku, tampilan OHP Proyektor grafik) hingga kecil (layar kamera TLR/SLR, optik mikro). Dalam banyak kasus mereka sangat tipis dan rata, hampir fleksibel, dengan ketebalan dalam kisaran 1 hingga 5 mm (1 ⁄ 32 hingga 3 ⁄ 16 in).

Sebagian besar lensa Fresnel modern hanya terdiri dari elemen bias. Lensa mercusuar, bagaimanapun, cenderung mencakup elemen refraksi dan pemantulan, yang terakhir berada di luar cincin logam yang terlihat dalam foto. Sementara elemen dalam adalah bagian dari lensa bias, elemen luar mencerminkan prisma, yang masing -masing melakukan dua refraksi dan satu refleksi internal total, menghindari kehilangan cahaya yang terjadi dalam refleksi dari cermin perak.

Aplikasi

Pencitraan

Lensa fresnel plastik dijual sebagai perangkat pembesar layar TV

Lensa Fresnel yang digunakan dalam Sinclair FTV1 Portable CRT TV, yang memperbesar aspek vertikal dari tampilan saja

Lensa Fresnel digunakan sebagai pembesar genggam sederhana. Mereka juga digunakan untuk memperbaiki beberapa gangguan visual, termasuk gangguan motilitas mata seperti strabismus. [14] Lensa Fresnel telah digunakan untuk meningkatkan ukuran visual layar CRT di televisi saku, terutama Sinclair TV80. Mereka juga digunakan dalam lampu lalu lintas.

Lensa Fresnel digunakan dalam truk-truk Eropa-drive kiri yang memasuki Inggris dan Republik Irlandia (dan sebaliknya, truk-truk Irlandia dan Inggris tangan kanan yang memasuki daratan Eropa) untuk mengatasi bintik-bintik buta yang disebabkan oleh pengemudi yang mengoperasikan truk sementara sementara Duduk di sisi taksi yang salah relatif ke sisi jalan mobil itu menyala. Mereka memasang ke jendela sisi penumpang.

Aplikasi mobil lain dari lensa Fresnel adalah penambah tampilan belakang, karena sudut tampilan lebar lensa yang terpasang pada jendela belakang memungkinkan memeriksa pemandangan di belakang kendaraan, terutama yang tinggi atau berekor tebal, lebih efektif daripada pandangan belakang belakang pandang belakang cermin sendiri.

Lensa Fresnel multi-fokus juga digunakan sebagai bagian dari kamera identifikasi retina, di mana mereka menyediakan beberapa gambar in-dan di luar fokus dari target fiksasi di dalam kamera. Untuk hampir semua pengguna, setidaknya satu gambar akan menjadi fokus, sehingga memungkinkan penyelarasan mata yang benar.

Lensa Fresnel juga telah digunakan di bidang hiburan populer. Seniman rock Inggris Peter Gabriel memanfaatkannya dalam pertunjukan solo live awalnya untuk memperbesar ukuran kepalanya, berbeda dengan seluruh tubuhnya, untuk efek dramatis dan komik. Dalam film Terry Gilliam Brasil, layar plastik Fresnel tampak seolah -olah sebagai pembesar untuk monitor CRT kecil yang digunakan di seluruh kantor Kementerian Informasi. Namun, mereka kadang -kadang muncul antara aktor dan kamera, mendistorsi skala dan komposisi pemandangan menjadi efek lucu. Film Pixar Wall-E menampilkan lensa Fresnel dalam adegan di mana protagonis menonton musikal Hello, Dolly! diperbesar di iPod.

Fotografi

Canon dan Nikon telah menggunakan lensa Fresnel untuk mengurangi ukuran lensa telefoto. Lensa fotografi yang mencakup elemen Fresnel bisa jauh lebih pendek daripada desain lensa konvensional yang sesuai. Nikon menyebut fase teknologi Fresnel.

Kamera SX-70 Polaroid menggunakan reflektor Fresnel sebagai bagian dari sistem tampilannya.

View dan kamera format besar dapat menggunakan lensa Fresnel bersamaan dengan kaca tanah, untuk meningkatkan kecerahan gambar yang dirasakan yang diproyeksikan oleh lensa ke kaca tanah, sehingga membantu menyesuaikan fokus dan komposisi.

Penerangan

Lensa Mercusuar Inchkeith dan Mekanisme Drive

Lensa glass fresnel berkualitas tinggi digunakan di mercusuar, di mana mereka dianggap canggih di akhir 19 dan melalui pertengahan abad ke-20; most lighthouses have now retired glass Fresnel lenses from service and replaced them with much less expensive and more durable aerobeacons, which themselves often contain plastic Fresnel lenses.[citation needed] Lighthouse Fresnel lens systems typically include extra annular prismatic elements, arrayed in faceted domes above dan di bawah Planar Central Fresnel, untuk menangkap semua cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya. Jalur cahaya melalui elemen -elemen ini dapat mencakup refleksi internal, daripada refraksi sederhana pada elemen Fresnel planar. Lensa ini memberikan banyak manfaat praktis pada para perancang, pembangun, dan pengguna mercusuar dan iluminasi mereka. Antara lain, lensa yang lebih kecil dapat masuk ke ruang yang lebih kompak. Transmisi cahaya yang lebih besar pada jarak yang lebih jauh, dan pola yang bervariasi, memungkinkan untuk melakukan triangulasi suatu posisi. [Kutipan diperlukan]

Mungkin penggunaan lensa Fresnel yang paling meluas, untuk sementara waktu, terjadi di lampu depan mobil, di mana mereka dapat membentuk balok paralel yang kira-kira dari reflektor parabola untuk memenuhi persyaratan untuk pola yang dicelupkan dan berkas utama, seringkali keduanya di unit headlamp yang sama (tersebut (tersebut seperti itu (unit headlamp yang sama (tersebut (tersebut (tersebut sebagai desain H4 Eropa). Untuk alasan ekonomi, bobot, dan ketahanan dampak, mobil yang lebih baru telah dikeluarkan dengan lensa kaca fresnel, menggunakan reflektor beragam dengan lensa polikarbonat polos. Namun, lensa Fresnel terus digunakan secara luas di ekor mobil, penanda, dan lampu terbalik.

Lensa kaca Fresnel juga digunakan dalam instrumen pencahayaan untuk teater dan film (lihat Fresnel Lantern); Instrumen seperti itu sering disebut fresnels sederhana. Seluruh instrumen terdiri dari perumahan logam, reflektor, rakitan lampu, dan lensa Fresnel. Banyak instrumen Fresnel memungkinkan lampu dipindahkan relatif terhadap titik fokus lensa, untuk meningkatkan atau mengurangi ukuran balok cahaya. Akibatnya, mereka sangat fleksibel, dan sering dapat menghasilkan balok sesempit 7 ° atau selebar 70 ° . Lensa Fresnel menghasilkan balok bermata sangat lembut, sehingga sering digunakan sebagai lampu cuci. Seorang pemegang di depan lensa dapat menampung film plastik berwarna (gel) untuk mewarnai layar cahaya atau kawat atau plastik buram untuk menyebarkannya. Lensa Fresnel berguna dalam membuat gambar bergerak tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan balok lebih terang dari lensa khas, tetapi juga karena cahaya adalah intensitas yang relatif konsisten di seluruh lebar sinar cahaya.

Sistem Pendaratan Optik di USS Pesawat Angkatan Laut AS USS Dwight D. Eisenhower

Pengangkut pesawat dan stasiun udara angkatan laut biasanya menggunakan lensa Fresnel dalam sistem pendaratan optik mereka. Cahaya "bakso" membantu pilot dalam mempertahankan kemiringan glide yang tepat untuk pendaratan. Di tengahnya adalah lampu kuning dan merah yang terdiri dari lensa Fresnel. Meskipun lampu selalu menyala, sudut lensa dari sudut pandang pilot menentukan warna dan posisi cahaya yang terlihat. Jika lampu muncul di atas bilah horizontal hijau, pilot terlalu tinggi. Jika di bawah ini, pilot terlalu rendah, dan jika lampu merah, pilotnya sangat rendah. [Kutipan diperlukan

Proyeksi

Penggunaan lensa Fresnel untuk proyeksi gambar mengurangi kualitas gambar, sehingga cenderung terjadi hanya jika kualitas tidak kritis atau di mana sebagian besar lensa padat akan menjadi penghalang. Lensa Fresnel murah dapat dicap atau dicetak dari plastik transparan dan digunakan dalam proyektor overhead dan televisi proyeksi.

Lensa Fresnel dengan panjang fokus yang berbeda (satu kolimator, dan satu kolektor) digunakan dalam proyeksi komersial dan DIY. Lensa kolimator memiliki panjang fokus yang lebih rendah dan ditempatkan lebih dekat ke sumber cahaya, dan lensa kolektor, yang memfokuskan cahaya ke lensa triplet, ditempatkan setelah gambar proyeksi (panel LCD matriks aktif di proyektor LCD). Lensa Fresnel juga digunakan sebagai kolimator dalam proyektor overhead.

Tenaga surya

Karena lensa fresnel plastik dapat dibuat lebih besar dari lensa kaca, serta jauh lebih murah dan lebih ringan, mereka digunakan untuk berkonsentrasi sinar matahari untuk pemanasan dalam kompor surya, dalam tempa matahari, dan pada kolektor surya yang digunakan untuk memanaskan air untuk penggunaan domestik. Mereka juga dapat digunakan untuk menghasilkan uap atau menyalakan mesin stirling.

Lensa Fresnel dapat memusatkan sinar matahari ke sel surya dengan rasio hampir 500: 1. [19] Hal ini memungkinkan permukaan sel surya aktif dikurangi, menurunkan biaya dan memungkinkan penggunaan sel yang lebih efisien yang seharusnya terlalu mahal. Pada awal abad ke -21, reflektor Fresnel mulai digunakan dalam pembangkit listrik tenaga surya (CSP) untuk memusatkan energi matahari.

Lensa Fresnel dapat digunakan untuk sinter pasir, memungkinkan pencetakan 3D dalam kaca.