菲涅爾透鏡（英語：Fresnel lens），又稱螺紋透鏡，是由法國物理學(xué)家奧古斯丁·菲涅爾（Augustin-Jean Fresnel）所發(fā)明的壹種透鏡。此設(shè)計(jì)原來被應(yīng)用於燈塔，這個(gè)設(shè)計(jì)可以建造更大孔徑的透鏡，其特點(diǎn)是焦距短，且比壹般的透鏡的材料用量更少、重量與體積更小。和早期的透鏡相比，菲涅耳透鏡更薄，因此可以傳遞更多的光，使得燈塔即使距離相當(dāng)遠(yuǎn)仍可看見。

菲涅爾透鏡是壹種應(yīng)用十分廣泛的光學(xué)元件，其設(shè)計(jì)和制造設(shè)計(jì)到多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，包括光學(xué)工程,高分子材料工程，CNC機(jī)械加工，金剛石車削工藝，鍍鎳工藝；模壓、註塑、澆鑄等制造工藝。

菲涅爾透鏡 (Fresnel lens) ，又名螺紋透鏡，多是由聚烯烴材料註壓而成的薄片，也有玻璃制作的，鏡片表面壹面為光面，另壹面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是利用光的幹涉及擾射和根據(jù)相對靈敏度和接收角度要求來設(shè)計(jì)的，透鏡的要求很高。

壹片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須是表面光潔，紋理清晰，其厚度隨用途而變，多在1mm左右，特性為面積較大，厚度薄及偵測距離遠(yuǎn)。菲涅爾透鏡的在很多時(shí)候相當(dāng)於紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多。多用於對精度要求不是很高的場合，如幻燈機(jī)、薄膜放大鏡、紅外探測器等。

菲涅爾透鏡的基本原理

菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)是壹種微細(xì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，從正面看其象壹個(gè)飛鏢盤，由壹環(huán)壹環(huán)的同心圓組成。其工作原理十分簡單：假設(shè)壹個(gè)透鏡的折射能量僅僅發(fā)生在光學(xué)表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多的光學(xué)材料，而保留表面的彎曲度。

另外壹種理解就是，透鏡連續(xù)表面部分“坍陷”到壹個(gè)平面上。從剖面看，其表面由壹系列鋸齒型凹槽組成，中心部分是橢圓型弧線。每個(gè)凹槽都與相鄰凹槽之間角度不同，但都將光線集中壹處，形成中心焦點(diǎn)，也就是透鏡的焦點(diǎn)。每個(gè)凹槽都可以看做壹個(gè)獨(dú)立的小透鏡，把光線調(diào)整成平行光或聚光。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。

菲涅爾透鏡的作用介紹

菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生壹個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。　

菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：壹是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個(gè)作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為若幹個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測區(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。

菲涅爾透鏡，簡單的說就是在透鏡的壹側(cè)有等距的齒紋，通過這些齒紋，可以達(dá)到對指定光譜範(fàn)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。PIR廣泛的用在警報(bào)器上。如果妳拿壹個(gè)看看，妳會(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）。

菲涅耳透鏡可以把透過窄帶幹涉濾光鏡的光聚焦在矽光電二級探測器的光敏面上，菲涅爾透鏡不能用任何有機(jī)溶液(如酒精等)擦拭，除塵時(shí)可先用蒸餾水或普通凈水沖洗，再用脫脂棉擦拭。

現(xiàn)在的相機(jī)對焦屏都是磨砂毛玻璃菲涅爾透鏡，其優(yōu)點(diǎn)是明亮和亮度均勻。對焦不準(zhǔn)時(shí)，在對焦屏上的成像是不清晰的。為了配合更精確地對焦，壹般在對焦屏中央裝有裂像和微棱環(huán)裝置。當(dāng)對焦不準(zhǔn)時(shí)，被攝體在對焦屏中央的像是分裂成兩個(gè)圖像，當(dāng)兩個(gè)分裂的圖像合二為壹時(shí)，表明對焦準(zhǔn)確了。AF單反機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)對焦屏壹般不設(shè)有裂像裝置，而是刻有壹個(gè)小矩形框來表示AF區(qū)域，有些對焦屏上還刻有局部測光或點(diǎn)測光區(qū)域。早期AF單反機(jī)在光線較暗環(huán)境中對焦時(shí)，往往很難看見對焦框，就難以判斷相機(jī)是以哪壹點(diǎn)來作為對焦點(diǎn)，新壹代單反機(jī)對焦屏上的對焦點(diǎn)會(huì)發(fā)光，或者有對焦聲音提示，便於在復(fù)雜環(huán)境中確認(rèn)對焦。不同類型的對焦屏有不同的用途、拍攝人像可能用如裂像對焦屏更好，帶橫豎線或刻度的對焦屏適用於建築物攝影和文件翻拍；中間部分沒有裂像而只有微棱的對焦屏適用於小光圈鏡頭，它不會(huì)有裂像壹邊亮壹邊黑的缺點(diǎn)。不少單反相機(jī)焦屏可由用戶自己更換。又稱螺紋透鏡。

菲涅爾透鏡的結(jié)構(gòu)分類：圓形菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡陣列，柱狀菲涅爾透鏡，線性菲涅爾透鏡，衍射菲涅爾透鏡，菲涅爾反射透鏡，菲涅爾光束分離器和菲涅爾棱鏡。

菲涅爾透鏡發(fā)展現(xiàn)狀

國際上有人研制大型菲涅爾透鏡，試圖用於制作太陽能聚光集熱器。菲涅爾透鏡是平面化的聚光鏡，重量輕，價(jià)格比較低，也有點(diǎn)聚焦和線聚焦之分，壹般由有機(jī)玻璃或其它透明塑料制成，也有用玻璃制作的，主要用於聚光太陽電池發(fā)電系統(tǒng)。

我國從70年代直至90年代，對用於太陽能裝置的菲涅爾透鏡開展了研制。有人采用模壓方法加工大面積的柔性透明塑料菲涅爾透鏡，也有人采用組合成型刀具加工直徑1.5m的點(diǎn)聚焦菲涅爾透鏡，結(jié)果都不大理想。近來，有人采用模壓方法加工線性玻璃菲涅爾透鏡，但精度不夠，尚需提高。 還有兩種利用全反射原理設(shè)計(jì)的新型太陽能聚光器，雖然尚未獲得實(shí)際應(yīng)用，但具有壹定啟發(fā)性。壹種是光導(dǎo)纖維聚光器，它由光導(dǎo)纖維透鏡和與之相連的光導(dǎo)纖維組成，陽光通過光纖透鏡聚焦後由光纖傳至使 用處。另壹種是熒光聚光器，它實(shí)際上是壹種添加熒光色素的透明板（壹般為有機(jī)玻璃），可吸收太陽光中與熒光吸收帶波長壹致的部分，然後以比吸收帶波長更長的發(fā)射帶波長放出熒光。放出的熒光由於板和周圍介質(zhì)的差異，而在板內(nèi)以全反射的方式導(dǎo)向平板的邊緣面，其聚光比取決於平板面積和邊緣面積之比，很容易 達(dá)到10壹100，這種平板對不同方向的入射光都能吸收，也能吸收散射光，不需要跟蹤太陽。

菲涅爾透鏡應(yīng)用

菲涅爾透鏡應(yīng)用於多個(gè)領(lǐng)域，包括：

●投影顯示：菲涅爾投影電視，背投菲涅爾屏幕，高射投影儀，準(zhǔn)直器；

●聚光聚能：太陽能用菲涅爾透鏡，攝影用菲涅爾聚光燈，菲涅爾放大鏡；

●航空航海：燈塔用菲涅爾透鏡，菲涅爾飛行模擬；

●科技研究：激光檢測系統(tǒng)等；

●紅外探測：無源移動(dòng)探測器；

●照明光學(xué)：汽車頭燈，交通標(biāo)誌，光學(xué)著陸系統(tǒng)。

●智能家居：安防系統(tǒng)探測器等

菲涅爾透鏡是壹種應(yīng)用十分廣泛的光學(xué)元件，其設(shè)計(jì)和制造設(shè)計(jì)到多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，包括光學(xué)工程,高分子材料工程，CNC機(jī)械加工，金剛石車削工藝，鍍鎳工藝；模壓、註塑、澆鑄等制造工藝。