Qu’est-ce qu’une lentille de Fresnel ?
Contrairement aux lentilles sphériques et asphériques normales, les lentilles de Fresnel sont des lentilles plates dont un côté de la feuille de plastique est gravé d’un certain nombre de rainures concentriques.
La section transversale a une forme de dents de scie. Le nom de Fresnel vient d’Augustin Jean Fresnel, un physicien français des années 1800 qui a inventé cette lentille.
Par rapport aux lentilles normales, il est possible de réduire le poids et l’épaisseur de la lentille, permettant de réaliser des économies.
Utilisations des lentilles de Fresnel
Les lentilles de Fresnel sont souvent utilisées lorsque de grandes lentilles sont nécessaires en raison de leur avantage d’être légères.
Les phares et les projecteurs nécessitent de très grandes lentilles, mais l’épaisseur et le poids de lentilles normales seraient énormes, c’est pourquoi les lentilles de Fresnel ont été utilisées dans les phares dès leur invention.
De nos jours, elles sont également utilisées comme lentilles d’éclairage pour les flashs des appareils photo et comme lentilles de champ pour les viseurs des appareils photo reflex et des appareils photo à double lentille.
Elles sont également utilisées comme lentilles pour des loupes relativement simples telles que les loupes et les verres grossissants.
Principe des lentilles de Fresnel
Il va sans dire que les rainures d’une lentille de Fresnel sont importantes pour qu’elle fonctionne comme une lentille au même titre qu’une lentille optique normale.
Avec une lentille courbe ordinaire, la lumière incidente est réfractée par la lentille et forme une image, mais avec une lentille de Fresnel, les rainures de la lentille permettent à la lumière incidente d’être réfractée et focalisée, de sorte que même une lentille de Fresnel plus fine et plus légère qu’une lentille ordinaire a une fonction de collecte de la lumière similaire, voire meilleure.
En ajustant la profondeur des rainures et le nombre de rainures, il est possible de focaliser la lumière avec une longueur focale plus courte que le diamètre de l’ouverture, ce qui n’est pas possible avec des lentilles sphériques normales, c’est pourquoi elles sont utilisées dans les loupes et les verres grossissants.
Le rétrécissement du sens des rainures concentriques (densité de rainures plus élevée) améliore la qualité de l’image, tandis que l’élargissement du sens des rainures (densité plus faible) améliore l’efficacité de la collecte de la lumière.
La plupart des lentilles de Fresnel sont généralement fabriquées en verre ou en résine (acrylique, polystyrène, polycarbonate).
Les lentilles de Fresnel en acrylique sont largement utilisées en raison de leur transmittance élevée dans le domaine visible et UV, tandis que celles en polycarbonate sont utilisées dans des environnements plus difficiles en raison de leur résistance élevée aux chocs et à la chaleur.
Avantages et inconvénients de l’utilisation des lentilles de Fresnel
Comme mentionné ci-dessus, l’utilisation de lentilles de Fresnel permet d’obtenir des lentilles plus fines et plus légères. Cependant, elles sont inférieures aux lentilles simples en termes de performance de formation d’image. Cela est dû au fait que l’on observe les rainures gravées sur la surface de la lentille de Fresnel elle-même, ainsi que les effets de la diffraction.
Bien qu’il soit vrai que les lentilles de Fresnel utilisent le phénomène de réfraction, les rainures provoquent la diffraction, ce qui peut entraîner une fuite de la lumière hors du champ proche et brouiller l’image.
En raison de cet inconvénient, ces lentilles ne sont pas activement utilisées lorsqu’elles doivent être performantes en tant que lentilles d’imagerie. Par ailleurs, la diffraction n’est pas nécessairement une mauvaise chose. Il existe des lentilles diffractives qui utilisent activement le phénomène de diffraction.
Les lentilles de Fresnel et les lentilles diffractives ont une structure similaire et sont souvent confondues, mais il convient de noter que les phénomènes physiques sont différents.
Les lentilles de Fresnel comme lentilles d’éclairage
Les lentilles de Fresnel sont utilisées dans différents domaines, l’éclairage par LED en étant un exemple typique. Ces dernières années, elles ont également été utilisées comme lentilles collectrices de lumière pour les panneaux solaires, et sont également appliquées aux écrans de projecteurs et aux capteurs optiques.
Lorsque les lentilles de Fresnel sont utilisées comme lentilles d’éclairage, elles servent souvent à positionner la source lumineuse à la distance focale et à émettre une lumière parallèle. Elles sont souvent utilisées pour l’éclairage des scènes et des festivals en plein air, et conviennent pour éclairer en douceur des zones spécifiques.
Bien qu’elles soient inférieures aux lentilles simples en termes de performance de formation d’image, il s’agit d’un bon exemple d’utilisation de ces lentilles à leur avantage.
Une autre lentille d’éclairage similaire à la lentille de Fresnel est la lentille de Fresnel linéaire. Une lentille de Fresnel linéaire est une lentille cylindrique disposée dans un plan, tandis qu’une lentille de Fresnel est une lentille sphérique disposée en cercles concentriques. Elles conviennent à des applications telles que la focalisation ou la diffusion de la lumière dans une direction et sont utilisées lorsqu’une source de lumière linéaire est nécessaire.
Vente et manipulation des lentilles de Fresnel
Elles sont généralement vendues sous le nom de Fresnel à carte ou sous un nom similaire.