Fresnellens
Dit artikel gaat over de Fresnellens, die op breking berust. Deze moet niet worden verward met de Fresnel-zoneplaat, die op diffractie (buiging) berust.
Een Fresnellens is een speciale lens die gebruikt wordt bij vuurtorens, navigatieverlichting, in overheadprojectors, als raamspion, inparkeerhulp in vooral bestelauto’s, in zoekers van veel spiegelreflexcamera’s, en in spots voor de belichting van film-, televisie- en theatervoorstellingen. De naam is ontleend aan Augustin-Jean Fresnel, de uitvinder van deze lens. Het grote voordeel ervan is een vermindering van materiaal, wat bij de sterk gebolde glazen uitvoering leidt tot een niet geringe gewichtsbesparing. Door de kleinere dikte is ook de optische verzwakking door absorptie geringer.
 1. Normale lens met daarin aangegeven de optisch nuttige ringen met gekromd buitenoppervlak 2. Een bolle Fresnellens, waarin alleen de nuttige ringen zijn opgenomen. |
 |
 |
 |
 |
Opbouw
Eenvoudig gezegd bestaat een Fresnellens uit een in ringen of schillen opgedeelde lens. De dikte van de ringen is steeds ongeveer gelijk, zodat de lens bij benadering vlak is. Uitgaande van de oorspronkelijke lens (afbeelding 1) is van buiten naar binnen de ring als het ware steeds dieper ingedrukt. In het schema is onder 2 is de doorsnede van de aldus ontstane Fresnellens weergegeven. De vergrotende of verkleinende werking wordt niet wezenlijk anders door het weglaten van delen van de lens die niet bijdragen aan de breking.
Net als de oorspronkelijke lens heeft de Fresnellens twee brandpunten. Alleen ligt het brandpunt aan de „bolle” kant dichterbij dan bij de oorspronkelijke lens, doordat aan die zijde het brekend oppervlak dichterbij de andere kant van de lens is gekomen. De Fresnellens is in mechanische zin dun geworden, maar optisch gedraagt hij zich nog als een dikke lens. Ook holle Fresnellenzen zijn mogelijk.
Toepassingen
De Fresnellens gedraagt zich optisch enigszins anders dan een normale lens. De ringen geven een zichtbare vervorming van het beeld. Ook treedt er langs de randen van de ringen diffractie op. Voor toepassingen waarbij een goede beeldkwaliteit is vereist, is de Fresnellens dus minder geschikt. Toch zijn er wel Fresnelloepen in creditcardformaat (zie afbeelding); de kwaliteit hiervan is wat minder.
De belangrijkste toepassingen van de Fresnellens komen neer op het in de gewenste vorm bundelen van licht. Hieronder vallen verschillende soorten lichtbronnen, zoals toneelverlichting, vuurtorens en andere bakens, zoeklichten, voertuigverlichting enzovoorts.
Ook in condensors voor het belichten van grote voorwerpen, zoals in een overheadprojector, worden Fresnellenzen gebruikt. Hoewel het hier om instrumenten gaat die een afbeelding moeten maken, hoeft de condensor alleen maar het licht gelijkmatig te verdelen en neemt hij geen deel aan de eigenlijk beeldvorming; om die reden is de mindere kwaliteit van de Fresnellens hier geen bezwaar.
Belichting
Door toepassing van de Fresnellens kan bij belichtingsspots een zeer softe, wijde en egale bundel verkregen door de lamp binnen de brandpuntspunt van de lens te plaatsen. De harde lichtbundel van de lamp (lichtbron) wordt door de Fresnellens uit elkaar getrokken (divergerende bundel) en egaal verdeeld over een groot oppervlak. Dit werkt ook zo bij gewone lenzen.
Asymmetrische uitvoering
Voor sommige toepassingen, zoals navigatielichten van schepen, zijn asymmetrische lenzen benodigd, die de lichtbundel alleen in het horizontale vlak, parallel aan het wateroppervlak, verbreden. Dergelijke lampen hebben meestal specifieke openingshoeken van bijvoorbeeld 225° (wit toplicht) en 112,5° (rood bakboordlicht en groen stuurboordlicht), maar schijnen soms ook naar alle zijden. Fresnellenzen voor deze toepassing hebben horizontaal en verticaal een verschillende vorm. Ze werken als een cilindervormige lens. De verdeling van de kleuren wordt bereikt door de constructie van het lamphuis.
Gebruik in zonnecellen
De Twente One, de zonnewagen van de Universiteit Twente die meedeed in de World Solar Challenge 2007 in Australië, was uitgerust met zonnecellen met daarop een Fresnellens.