Was ist eine Fresnel-Linse?
Im Gegensatz zu normalen sphärischen und asphärischen Linsen sind Fresnel-Linsen flache Linsen mit einer Reihe von konzentrischen Rillen, die in eine Seite der Kunststoffplatte geätzt sind.
Der Querschnitt hat die Form eines Sägezahns. Der Name Fresnel stammt von Augustin Jean Fresnel, einem französischen Physiker aus dem Jahr 1800, der die Linse erfunden hat.
Im Vergleich zu normalen Linsen ist es möglich, das Gewicht und die Dicke der Linse zu verringern, was zu Kosteneinsparungen führt.
Anwendungen von Fresnel-Linsen
Fresnel-Linsen werden häufig verwendet, wenn große Linsen benötigt werden, da sie den Vorteil haben, dass sie leicht sind.
Leuchttürme und Flutlichtanlagen benötigen sehr große Linsen, aber die Dicke und das Gewicht normaler Linsen wären enorm, so dass Fresnel-Linsen bei ihrer Erfindung in Leuchttürmen eingesetzt wurden.
Heutzutage werden sie auch als Beleuchtungslinsen für Kamerablitze und als Feldlinsen für die Sucher von Spiegelreflexkameras und Doppelspiegelreflexkameras verwendet.
Sie werden auch als Linsen für relativ einfache Vergrößerungsgeräte wie Lupen und Vergrößerungsgläser verwendet.
Funktionsweise von Fresnel-Linsen
Natürlich sind die Rillen in einer Fresnel-Linse wichtig, damit sie wie eine normale optische Linse funktioniert.
Bei einer gewöhnlichen gekrümmten Linse wird das auf die Linse auftreffende Licht durch die Linse gebrochen und bildet ein Bild, aber bei einer Fresnel-Linse ermöglichen die Rillen auf der Linse die Brechung und Fokussierung des auftreffenden Lichts, so dass selbst eine Fresnel-Linse, die dünner und leichter ist als eine gewöhnliche Linse, eine ähnliche oder bessere Lichtsammelfunktion hat.
Durch Anpassung der Tiefe der Rillen und der Anzahl der Rillen kann Licht mit einer Brennweite, die kürzer als der Öffnungsdurchmesser ist, gebündelt werden, was bei normalen sphärischen Linsen nicht möglich ist, weshalb sie in Lupen und Lupen verwendet werden.
Eine Verengung des Sinns der konzentrischen Rillen (höhere Rillendichte) verbessert die Bildqualität, während eine Erweiterung des Sinns der Rillen (geringere Dichte) die Effizienz der Lichtsammlung verbessert.
Die meisten Fresnel-Linsen bestehen im Allgemeinen aus Glas oder Kunststoff (Acryl, Polystyrol, Polycarbonat).
Fresnel-Linsen aus Acryl sind wegen ihrer hohen Lichtdurchlässigkeit im sichtbaren und UV-Bereich weit verbreitet, während solche aus Polycarbonat wegen ihrer hohen Stoß- und Hitzebeständigkeit in raueren Umgebungen verwendet werden.
Vor- und Nachteile der Verwendung von Fresnel-Linsen
Wie bereits erwähnt, führt die Verwendung von Fresnel-Linsen zu dünneren und leichteren Linsen. Allerdings sind sie den Einzellinsen in Bezug auf die Abbildungsleistung unterlegen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die in die Oberfläche der Fresnel-Linsen eingearbeiteten Rillen sowie die Auswirkungen der Beugung beobachtet werden.
Obwohl Fresnel-Linsen grundsätzlich das Phänomen der Brechung ausnutzen, verursachen die Rillen Beugungseffekte, die dazu führen können, dass Licht aus dem Nahfeld austritt und das Bild unscharf wird.
Aufgrund dieses Nachteils werden sie nicht aktiv eingesetzt, wenn ihre Leistung als Abbildungslinse gefordert ist. Hinzu kommt, dass Beugung nicht unbedingt etwas Schlechtes ist. Es gibt diffraktive Linsen, die sich das Beugungsphänomen aktiv zunutze machen.
Fresnel-Linsen und diffraktive Linsen haben eine ähnliche Struktur und werden oft verwechselt, aber es sollte beachtet werden, dass es sich um unterschiedliche physikalische Phänomene handelt.
Fresnel-Linsen als Beleuchtungslinsen
Fresnel-Linsen werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, ein typisches Beispiel ist die LED-Beleuchtung. In den letzten Jahren wurden sie auch als lichtsammelnde Linsen für Solarpaneele verwendet und kommen auch bei Projektionsflächen und optischen Sensoren zum Einsatz.
Wenn Fresnel-Linsen als Beleuchtungslinsen verwendet werden, dienen sie häufig dazu, die Lichtquelle in der Brennweite zu positionieren und paralleles Licht auszustrahlen. Sie werden häufig für die Beleuchtung von Bühnen und Festivals im Freien eingesetzt und eignen sich für die sanfte Beleuchtung bestimmter Bereiche.
Obwohl sie den Einzellinsen in Bezug auf die Abbildungsleistung unterlegen sind, ist dies ein gutes Beispiel für ihre vorteilhafte Verwendung.
Eine weitere, der Fresnel-Linse ähnliche Beleuchtungslinse ist die lineare Fresnel-Linse. Eine lineare Fresnel-Linse ist eine zylindrische Linse, die in einer Ebene angeordnet ist, während eine Fresnel-Linse eine sphärische Linse ist, die in konzentrischen Kreisen angeordnet ist. Sie eignen sich für Anwendungen wie die Fokussierung und Streuung von Licht in einer Richtung und werden verwendet, wenn eine lineare Lichtquelle benötigt wird.
Verkauf und Handhabung von Fresnel-Linsen
Fresnel-Linsen sind derzeit in Geschäften für 1 USD erhältlich. Sehen heißt glauben, und so wird es Ihnen helfen, Fresnel-Linsen zu verstehen, wenn Sie sie selbst ausprobieren. Sie werden unter dem Namen Card Type Fresnel oder ähnlichem verkauft.