Сопоставительный анализ линзы Френеля и киноформной линзы
Грейсух Г.И., Степанов С.А., Антонов А.И.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза, Россия

Аннотация:
На основе единого подхода в лучевом приближении рассмотрены и сопоставлены фокусирующие свойства линз Френеля и киноформных линз. Особое внимание обращено на энергетическую эффективность, хроматизм и разрешающую способность этих элементов. Показано, что линза Френеля с равноглубокими кольцевыми поясами представляет собой гармоническую киноформную линзу, работающую в высоких дифракционных порядках. Проанализирован механизм формирования картины дифракции в фокальной плоскости линзы Френеля с равноширокими кольцевыми поясами, и показано, что она отличается от соответствующей картины обычной рефракционной линзы падением энергии в главном максимуме и переносом значительной части энергии в побочные максимумы.
Статья адресована студентам и аспирантам, а также специалистам в тех областях науки и техники, в которых оптические методы и приборы играют всё более возрастающую роль.

Ключевые слова:
линза Френеля, равноширокие и равноглубокие кольцевые пояса, киноформная линза, зона Френеля, таутохронность, дифракционная эффективность, хроматизм, разрешающая способность.

Цитирование:
Грейсух, Г.И. Сопоставительный анализ линзы Френеля и киноформной линзы / Г.И. Грейсух, С.А. Степанов, А.И. Антонов // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 3. – С. 369-376. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-3-369-376.

Литература:

  1. Слюсарев, Г.Г. Оптические системы с фазовыми слоями / Г.Г. Слюсарев // Доклады Академии наук СССР. – 1957. – Т. 113, № 4. – С. 780-782.
  2. Слюсарев, Г.Г. Расчёт оптических систем / Г.Г. Слюсарев. – Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1975. – 640 с.
  3. Concentrated solar power experiment with a Fresnel lens [Электронный ресурс]. – URL: https://rimstar.org/renewnrg/concentrated_solar_power_diy_with_fresnel_lens.htm (дата обращения 30.12.2017).
  4. Линзовые солнечные панели. Плоские и сферические [Электронный ресурс]. – URL: https://rodovid.me/solar_power/linzovye-solnechnye-paneli.html (дата обращения 30.12.2017).
  5. Линза Френеля и осветители на ее основе [Электронный ресурс]. – URL: http://litedisc.ru/articles/linza-frenelya-i-osvetiteli-na-ee-osnove/ (дата обращения 30.12.2017).
  6. Линзы Френеля [Электронный ресурс]. – URL: https://www.4glaza.ru/katalog/lupy/linza-frenelya/ (дата обращения 30.12.2017).
  7. HTC Vive Teardown [Электронный ресурс]. – URL: https://www.ifixit.com/Teardown/HTC+Vive+Teardown/62213 (дата обращения 30.12.2017).
  8. Oculus Rift CV1 Teardown [Электронный ресурс]. – URL: https://www.ifixit.com/Teardown/Oculus+Rift+CV1+Teardown/60612 (дата обращения 30.12.2017).
  9. Грейсух, Г.И. Однослойные киноформные элементы для фото- и видеокамер мобильных устройств / Г.И. Грейсух, Е.Г. Ежов, С.В. Казин, С.А. Степанов // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 2. – С. 218-226. – DOI: 10.18287/0134-2452-2017-41-2-218-226.
  10. Geary, J.M. Introduction to lens design: With practical ZEMAX examples / J.M. Geary. – Richmond: Willmann-Bell, Inc., 2002. – 462 p. – ISBN: 978-0-943396-75-0.
  11. Хонина, С.Н. Сравнительное исследование спектральных свойств асферических линз / С.Н. Хонина, А.В. Устинов, Р.В. Скиданов, А.А. Морозов // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39, № 3. – С. 363-369. – DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-3-363-369.
  12. Buralli, D.A. Optical performance of holographic kinoforms / D.A. Buralli, G.M. Morris, J.R. Rogers // Applied Optics. – 1989. – Vol. 28, Issue 5. – P. 976-983. – DOI: 10.1364/AO.28.000976.
  13. Грейсух, Г.И. Эффективность рельефно-фазовых дифракционных элементов при малом числе зон Френеля / Г.И. Грейсух, Е.Г. Ежов, А.В. Калашников, И.А. Левин, С.А. Степанов // Оптика и спектроскопия. – 2012. – Т. 113, № 4. – С. 468-473.
  14. Sweeney, D.W. Harmonic diffractive lenses / D.W. Sweeney, G.E. Sommargen // Applied Optics. – 1995. – Vol. 34, Issue 14. – P. 2469-2475. – DOI: 10.1364/AO.34.002469.
  15. Харитонов, С.И. Геометрооптический расчёт фокального пятна гармонической дифракционной линзы / С.И. Харитонов, С.Г. Волотовский, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 3. – С. 331-337. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-3-331-337.
  16. Хонина, С.Н. Анализ фокусировки гармонической дифракционной линзой с учётом дисперсии показателя преломления / С.Н. Хонина, С.Г. Волотовский, А.В. Устинов, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 3. – С. 338-347. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-3-338-347.
  17. Борн, М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф. – М.: Наука, 1973. – 720 с.
  18. Гудмен, Дж. Введение в Фурье-оптику / Дж. Гудмен. – М.: Мир, 1970. – 364 с.
  19. Юу, Ф.Т.С. Введение в теорию дифракции, обработку информации и голографию / Ф.Т.С. Юу. – М.: «Советское радио», 1979. – 304 с.
  20. Грейсух, Г.И. Сравнительный анализ хроматизма дифракционных и рефракционных линз / Г.И. Грейсух, Е.Г. Ежов, С.А. Степанов // Компьютерная оптика. – 2005. – Вып. 28. – С. 60-65.
  21. Egger, J.R. Use of Fresnel lenses in optical systems: some advantages and limitations / J.R. Egger // Proceeding of SPIE. – 1979. – Vol. 0193. – P. 63-68. – DOI: 10.1117/12.957873.
  22. Moharam, M.G. Diffraction analysis of dielectric surface-relief gratings / M.G. Moharam, T.K. Gaylord // Journal of Optical Society of America. – 1982. – Vol. 72, Issue 10. – P. 1385-1392. – DOI: 10.1364/JOSA.72.001385.
  23. Greisukh, G.I. Comparison of electromagnetic and scalar methods for evaluation of efficiency of diffractive lenses for wide spectral bandwidth / G.I. Greisukh, V.A. Danilov, E.G. Ezhov, S.A. Stepanov, B.A. Usievich // Optics Communication. – 2015. – Vol. 338. – P. 54-57. – DOI: 10.1016/j.optcom.2014.10.037.

  24. © 2009, IPSI RAS
    Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20