菲涅爾鏡片的原理和應(yīng)用,Principle and Application of Fresnel lenses

關(guān)鍵字：菲涅爾鏡片的原理和應(yīng)用

菲涅爾鏡片是根據(jù)法國(guó)光物理學(xué)家FRESNEL發(fā)明的原理采用電鍍模具工藝和PE（聚乙烯）材料壓制而成。鏡片（0.5mm厚）表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。圓環(huán)線多而密感應(yīng)角度大，焦距遠(yuǎn)；圓環(huán)線刻錄的深感應(yīng)距離遠(yuǎn)，焦距近。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。同一行的數(shù)個(gè)同心環(huán)組成一個(gè)垂直感應(yīng)區(qū)，同心環(huán)之間組成一個(gè)水平感應(yīng)段。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長(zhǎng)感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。區(qū)段數(shù)量多被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就小，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就要大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場(chǎng)角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。鏡片從外觀分類為：長(zhǎng)形、方形、圓形，從功能分類為：?jiǎn)螀^(qū)多段、雙區(qū)多段、多區(qū)多段。

下圖是常用鏡片外觀示意圖：

下圖是常用三區(qū)多段鏡片區(qū)段劃分、垂直和平面感應(yīng)圖。

當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過(guò)鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離A區(qū)或中距離B區(qū)或近距離C區(qū)的某個(gè)段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕咕?，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號(hào)變成電信號(hào)送入電子電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。整個(gè)接收人體紅外光的方式也被稱為被動(dòng)式紅外活動(dòng)目標(biāo)探測(cè)器。

鏡片主要有三種顏色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易變形。二、白色主要用于適配外殼顏色。三、黑色用于防強(qiáng)光干擾。鏡片還可以結(jié)合產(chǎn)品外觀注色，使產(chǎn)品整體更美觀。

每一種鏡片有一型號(hào)（以年號(hào)+系列號(hào)命名），鏡片主要參數(shù)：

一、外觀描述——外觀形狀（長(zhǎng)、方、圓）、尺寸（直徑）。以毫米為單位。
二、探測(cè)范圍——指鏡片能探測(cè)的有效距離（米）和角度。
三、焦距——指鏡片與探頭窗口的距離，精確度以毫米的小數(shù)點(diǎn)為單位。長(zhǎng)形和方形鏡片要呈弧形以焦距為單位對(duì)準(zhǔn)探頭窗口。

鏡片與探頭的配合應(yīng)用——我們常用的是雙源式探頭，揭開濾光玻璃片，其內(nèi)部有兩點(diǎn)對(duì)7—14um的紅外波長(zhǎng)特別敏感的TO—5材料連接著場(chǎng)效管。

靜態(tài)情況下空間存在紅外光線，由于雙源式探頭采用互補(bǔ)技術(shù)，不會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)輸出。動(dòng)態(tài)情況下，人體經(jīng)過(guò)探頭先后被A源或被B源感應(yīng)，SaSb產(chǎn)生差值，雙源失去互補(bǔ)平衡作用而很敏感地產(chǎn)生信號(hào)輸出，見(jiàn)圖（3C）。當(dāng)人對(duì)著探頭呈垂直狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，Sa=Sb不產(chǎn)生差值，雙源很難產(chǎn)生信號(hào)輸出。因此，探測(cè)器安裝的位置與人行走方向呈平行為宜。根據(jù)以上原理探頭與鏡片結(jié)合可以做成以下感應(yīng)方式的人體探測(cè)器。

A、單區(qū)多段水平式和單區(qū)多段垂直式。

圖（4）單區(qū)多段水平式感應(yīng)角度大，這是探頭水平視場(chǎng)角度大的緣故，形成一個(gè)長(zhǎng)方形扇面感應(yīng)區(qū)，單區(qū)多段水平式亦稱水平幕簾式感應(yīng)，此感應(yīng)方式能避開上下紅外線干擾。圖（5）單區(qū)多段垂直式感應(yīng)角度小，這是探頭垂直視場(chǎng)角度小的緣故，形成一個(gè)垂直形扇面感應(yīng)區(qū)，單區(qū)多段垂直式亦稱垂直幕簾式感應(yīng)，此感應(yīng)方式能避開左右紅外線干擾。圖（6）探頭與鏡片配合不符合SaSb產(chǎn)生差值的要求，因此感應(yīng)不靈敏。采用雙區(qū)同心圓相近的鏡片也能達(dá)到幕簾式感應(yīng)效果。單區(qū)多段和雙區(qū)多段多用于局部區(qū)域感應(yīng)。

B、多區(qū)多段感應(yīng)式和多區(qū)多段圓錐體式。

圖（7）是多區(qū)多段感應(yīng)式探頭與鏡片對(duì)應(yīng)位置和探測(cè)效果圖，多區(qū)多段感應(yīng)式多用于掛墻式安裝，傾斜向下探測(cè)三個(gè)不同的區(qū)域。圖（8）是多區(qū)多段圓錐體感應(yīng)式，多用于吸頂式安裝，直接向下探測(cè)。采用雙源探頭配用圓形鏡片感應(yīng)方向圖不似圓錐體，因?yàn)樘筋^水平視角大于垂直視角而且出現(xiàn)Sa=Sb的現(xiàn)象，圓錐體效果圖會(huì)中間凹陷。如果圓形鏡片配用四源探頭，感應(yīng)方向圖更趨似圓錐體，見(jiàn)圖（8）探測(cè)效果圖。多區(qū)多段感應(yīng)式和多區(qū)多段圓錐體式感應(yīng)區(qū)域?qū)拸V，多用于大面積探測(cè)。

探頭與鏡片配合不符合要求，上圖左中鏡片上下放反，上圖右中探頭設(shè)置在鏡片中間，均無(wú)遠(yuǎn)距離感應(yīng)效果，下盲區(qū)加大，出現(xiàn)不感應(yīng)現(xiàn)象。

C、另類探測(cè)效果的方法。探頭與鏡片偏離，產(chǎn)生不同的探測(cè)方向和效果。探頭偏上，探測(cè)方向向下，見(jiàn)下圖左。同理，探頭偏下，探測(cè)方向向上。探頭偏左，探測(cè)方向向右，見(jiàn)下圖中。同理，探頭偏右，探測(cè)方向向左。探頭偏45度，降低人體活動(dòng)受方向的限制，見(jiàn)下圖右。探頭偏45度且稍微傾斜，適宜探測(cè)狹長(zhǎng)區(qū)域。

D、增強(qiáng)探測(cè)動(dòng)作靈敏度的方法。前面已經(jīng)闡述區(qū)段數(shù)量越多被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就越小，因此，選用區(qū)段多且密的鏡片就能增強(qiáng)探測(cè)動(dòng)作靈敏度，人體只要在感應(yīng)的有效范圍內(nèi)稍微移動(dòng)就有效。段密度高的鏡片在50mm長(zhǎng)度有26段之多。

E、增強(qiáng)抗干擾的方法。從前面闡述的原理中得知，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就要大，選用區(qū)段數(shù)量少的鏡片就能減少誤動(dòng)作，一是人體運(yùn)動(dòng)幅度要大二是區(qū)段數(shù)量少的鏡片形成局部探測(cè)，減少外圍干擾源。

菲涅耳(Fresnel)透鏡系統(tǒng)

菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射（反射）在PIR上，第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。

菲涅爾透鏡,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在透鏡的一側(cè)有等距的齒紋.通過(guò)這些齒紋,可以達(dá)到對(duì)指定光譜范圍的光帶通(反射或者折射)的作用.傳統(tǒng)的打磨光學(xué)器材的帶通光學(xué)濾鏡造價(jià)昂貴。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。典型的例子就是PIR（被動(dòng)紅外線探測(cè)器）。PIR廣泛的用在警報(bào)器上。如果你拿一個(gè)看看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在每個(gè)PIR上都有個(gè)塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡。小帽子的內(nèi)部都刻上了齒紋。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右（人體紅外線輻射的峰值）。成本相當(dāng)?shù)牡汀?/font>

菲涅爾透鏡的主要作用就是將探測(cè)空間的紅外線有效地集中到傳感器上。通過(guò)分布在鏡片上的同心圓的窄帶（視窗）用來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外線的聚集，相當(dāng)于凸透鏡的作用。這部分選擇主要是看透鏡窄帶的設(shè)計(jì)及透鏡材質(zhì)?？紤]透鏡的參數(shù)主要有：光通量、不同透鏡同心度、厚度不均勻性、透鏡光軸與外形同心度、透過(guò)率、焦距誤差等。菲涅爾透鏡窄帶（視窗）的設(shè)計(jì)一般都是不均勻的，自上而下分為幾排，上面較多、下邊較少，一般中間密集、兩側(cè)疏。因?yàn)槿四槻俊⑾ゲ?、手臂紅外輻射較強(qiáng)，正好對(duì)著上邊的透鏡；下邊較少，一是因?yàn)槿梭w下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動(dòng)物紅外輻射干擾。材質(zhì)一般用有機(jī)玻璃。

菲涅耳透鏡 聲明：本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人，不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用，如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴 收藏 人收藏 掃一掃，分享給好友 復(fù)制鏈接分享 加入交流群 掃碼添加小助手 加入工程師交流群 評(píng)論 發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄 相關(guān)推薦 熱點(diǎn)推薦 菲力爾推出全新FLIR A64xx持久制冷型中波紅外熱像儀 在現(xiàn)代化制造業(yè)中，高效精準(zhǔn)的熱成像檢測(cè)是提升質(zhì)量與效率的關(guān)鍵。近日，菲力爾推出Flir A64xx持久制冷型中波紅外熱像儀，為自動(dòng)化生產(chǎn)線提供全新檢測(cè)方案。該產(chǎn)品專為流程控制、質(zhì)量保證及無(wú)損檢測(cè)設(shè)計(jì)，能在嚴(yán)苛環(huán)境中全天候連續(xù)運(yùn)行，適用于汽車生產(chǎn)、電池管理、數(shù)據(jù)中心監(jiān)控等多 發(fā)表于 03-06 11:50 ?221次閱讀 菲沃泰納米科技北京辦事處正式啟用 2026年1月22日，菲沃泰納米科技北京辦事處在北京市海淀區(qū)正式啟用。公司董事長(zhǎng)宗堅(jiān)與管理層代表及眾多合作伙伴齊聚現(xiàn)場(chǎng)，共同見(jiàn)證菲沃泰全國(guó)業(yè)務(wù)版圖與服務(wù)能力的又一階段性進(jìn)展。 發(fā)表于 02-03 11:13 ?491次閱讀 歐菲光斬獲2025年度江西省專利獎(jiǎng)及標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目獎(jiǎng) 近日，2025年度江西省省長(zhǎng)質(zhì)量獎(jiǎng)和專利獎(jiǎng)名單公布，歐菲光集團(tuán)子公司江西歐菲光學(xué)有限公司、南昌歐菲光電技術(shù)有限公司分別斬獲江西省專利獎(jiǎng)、標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目獎(jiǎng)，展現(xiàn)了公司卓越的創(chuàng)新實(shí)力。 發(fā)表于 01-05 10:16 ?342次閱讀 無(wú)線同步航空障礙燈在電力基礎(chǔ)設(shè)施防護(hù)中的作用 無(wú)線同步航空障礙燈TLKS- PLSA-122屬于高壓防外力警示系列產(chǎn)品，主要部署在高壓輸電線路、變電站等電力設(shè)施周邊。設(shè)備通過(guò)菲涅爾透鏡增強(qiáng)光強(qiáng)，在夜間或低能見(jiàn)度條件下發(fā)出高亮度同步閃爍信號(hào)，有效 發(fā)表于 01-04 11:31 菲力爾推出新一代口袋熱像儀FLIR C8 在工業(yè)檢測(cè)與設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域，菲力爾始終以創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。今日，F(xiàn)lir正式推出新一代口袋熱像儀——C8，這款產(chǎn)品不僅延續(xù)了Cx系列產(chǎn)品的核心優(yōu)勢(shì)，更在圖像質(zhì)量、檢測(cè)精度、用戶體驗(yàn)及智能化功能上實(shí)現(xiàn)了全面升級(jí)，為電氣、機(jī)械維護(hù)、建筑診斷及車輛檢測(cè)等專業(yè)領(lǐng)域提供更高效、精 發(fā)表于 09-04 17:55 ?1843次閱讀 歐菲光新獲三項(xiàng)國(guó)家專利授權(quán) 近日，歐菲光集團(tuán)科技創(chuàng)新工作又傳捷報(bào)，旗下子公司江西歐菲光學(xué)有限公司自主研發(fā)的“鏡片、鏡頭組件、攝像模組及終端設(shè)備”創(chuàng)新技術(shù)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局“實(shí)用新型專利”授權(quán)；旗下子公司南昌歐菲光 發(fā)表于 08-21 16:58 ?1696次閱讀 歐菲光兩項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)通過(guò)國(guó)家發(fā)明專利授權(quán) 近日，歐菲光集團(tuán)研發(fā)創(chuàng)新工作又傳來(lái)喜訊，旗下子公司江西歐菲光學(xué)有限公司和南昌歐菲光電技術(shù)有限公司自主研發(fā)的兩項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)通過(guò)了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利授權(quán)，標(biāo)志著公司在光學(xué)光電領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)實(shí)力再上新臺(tái)階，為推動(dòng)光學(xué)光電產(chǎn)業(yè)升級(jí)注入 發(fā)表于 07-07 18:08 ?1248次閱讀 蔚來(lái)汽車蒞臨菲沃泰參觀交流 近日，蔚來(lái)汽車副總裁潘昱以及來(lái)自供應(yīng)鏈智能硬件及軟件、芯片中臺(tái)及代工業(yè)務(wù)、電驅(qū)及高壓系統(tǒng)功率電子設(shè)計(jì)等部門的9位領(lǐng)導(dǎo)及專家，受邀蒞臨菲沃泰納米科技總部參觀交流。菲沃泰執(zhí)行副總經(jīng)理馮國(guó)滿攜創(chuàng)新研發(fā)、產(chǎn)品研發(fā)、銷售團(tuán)隊(duì)熱忱迎接，全程陪同參觀，雙方就納米涂層技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域 發(fā)表于 05-30 09:16 ?941次閱讀 測(cè)徑儀濾光鏡片詳細(xì)介紹 關(guān)鍵字:測(cè)徑儀鏡片,測(cè)徑儀濾光鏡片,測(cè)徑儀濾光原因,測(cè)頭濾光步驟,濾光步驟, 測(cè)徑儀濾光鏡片，特別是針對(duì)激光測(cè)距儀的濾光片，是一種高精度的光學(xué)元件。以下是對(duì)測(cè)徑儀濾光鏡片的詳細(xì)解析： 發(fā)表于 05-20 18:03 OCAD應(yīng)用：菲涅爾透鏡初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖1.菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)形式 菲涅爾透鏡是一種利用多層環(huán)形圓錐表面構(gòu)成的特殊面型結(jié)構(gòu)，用以使光線按 發(fā)表于 05-19 08:49 VirtualLab Fusion：平面透鏡|從光滑表面到菲涅爾、衍射和超透鏡的演變 都將入射波前的相位轉(zhuǎn)換為符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的特定輸出相位。 平面表面可以實(shí)現(xiàn)通常通過(guò)光滑表面進(jìn)行的相同相位變換。本文探討了設(shè)計(jì)平面透鏡的基本原理，包括菲涅爾透鏡、衍射透鏡和超透鏡。 所有示例均 發(fā)表于 05-15 10:36 光學(xué)實(shí)驗(yàn)教具應(yīng)用：?jiǎn)慰p衍射實(shí)驗(yàn) 的衍射。 衍射物與光源及接收屏均在有限遠(yuǎn)處的衍射稱為菲涅爾衍射，菲涅爾衍射的光源為點(diǎn)光源，實(shí)際 發(fā)表于 05-09 08:46 光學(xué)實(shí)驗(yàn)教具應(yīng)用：雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 1.實(shí)驗(yàn)概述 雙縫菲涅爾衍射的原理與夫瑯禾費(fèi)相同，不同之處僅為菲涅爾衍射用到的光源為點(diǎn)光源，且實(shí) 發(fā)表于 05-08 08:48 0.04%F·S 精度，讓鏡片厚度測(cè)量更精準(zhǔn) 隨著光學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，鏡片作為光學(xué)系統(tǒng)的核心元件，其制造精度直接影響到光學(xué)系統(tǒng)的性能。在鏡片生產(chǎn)過(guò)程中，厚度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，需進(jìn)行高精度、高效率的測(cè)量。傳統(tǒng)測(cè)量方法如千分尺、游標(biāo)卡尺等，是接觸式 發(fā)表于 05-06 07:33 ?1004次閱讀 推薦兩款菲力爾氣體泄漏檢測(cè)神器 在石化行業(yè)，氣體泄漏是安全生產(chǎn)的“大敵”。如何快速、精準(zhǔn)地檢測(cè)泄漏，成了企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。今天，小菲就帶大家聊聊菲力爾的兩款“氣體泄漏檢測(cè)神器”——FLIR Si2x系列聲學(xué)成像儀和Gx系列光學(xué)氣體成像熱像儀。它們都能“看到”氣體 發(fā)表于 04-07 11:22 ?1020次閱讀 電子發(fā)燒友 My ElecFans APP 網(wǎng)站地圖 設(shè)計(jì)技術(shù) 可編程邏輯 電源/新能源 MEMS/傳感技術(shù) 測(cè)量?jī)x表 嵌入式技術(shù) 制造/封裝 模擬技術(shù) RF/無(wú)線 接口/總線/驅(qū)動(dòng) 處理器/DSP EDA/IC設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)技術(shù) 光電顯示 EMC/EMI設(shè)計(jì) 連接器 行業(yè)應(yīng)用 LEDs 汽車電子 音視頻及家電 通信網(wǎng)絡(luò) 醫(yī)療電子 人工智能 虛擬現(xiàn)實(shí) 可穿戴設(shè)備 機(jī)器人 安全設(shè)備/系統(tǒng) 軍用/航空電子 移動(dòng)通信 工業(yè)控制 便攜設(shè)備 觸控感測(cè) 物聯(lián)網(wǎng) 智能電網(wǎng) 區(qū)塊鏈 新科技 特色內(nèi)容 專欄推薦 學(xué)院 設(shè)計(jì)資源 設(shè)計(jì)技術(shù) 電子百科 電子視頻 元器件知識(shí) 工具箱 VIP會(huì)員 最新技術(shù)文章 產(chǎn)品地圖 品牌地圖 社區(qū) 小組 論壇 問(wèn)答 評(píng)測(cè)試用 企業(yè)服務(wù) 產(chǎn)品 資料 文章 方案 企業(yè) 供應(yīng)鏈服務(wù) 硬件開發(fā) 媒體服務(wù) 網(wǎng)站廣告 在線研討會(huì) 活動(dòng)策劃 新聞發(fā)布 新品發(fā)布 小測(cè)驗(yàn) 設(shè)計(jì)大賽 電子發(fā)燒友 關(guān)于我們 聯(lián)系我們 舉報(bào)投訴 社交網(wǎng)絡(luò) 微博 移動(dòng)端 發(fā)燒友APP WAP 聯(lián)系我們 廣告合作 王婉珠：wangwanzhu@elecfans.com 內(nèi)容合作 張迎輝：mikezhang@elecfans.com 關(guān)注我們的微信 下載發(fā)燒友APP 電子發(fā)燒友觀察 版權(quán)所有 ? 長(zhǎng)沙勒克斯教育咨詢有限公司 湖南省長(zhǎng)沙市開福區(qū)月湖街道匍園路20號(hào)聚恒科技園1棟2301-1房 電子發(fā)燒友 （電路圖） 湘公網(wǎng)安備43011202000918 工商網(wǎng)監(jiān) 湘ICP備2023036445號(hào)-105-1