菲涅尔透镜是一种可以“压缩”光线、让点光源（如灯泡）发出的光变成平行光束的装置，它本身是一块一面光滑、一面有特殊锯齿纹路的平板透镜。它的主要目的不是放大或缩小图像，而是改变光的传播方向，将发散的光线变为平行光线，或者将平行光线汇聚到一点。最经典的应用就是让灯塔或铁路信号灯的光线射得更远。
核心原理总结
菲涅尔透镜的工作原理，本质上就是将传统透镜连续的折射面“台阶化”。
每个锯齿的斜面角度=对应位置原始透镜的斜面角度。因此，光线在每个锯齿接口处发生的折射，和原始透镜在该位置的效果是等效的。
结果：在达到相似光学效果（如将点光源变为平行光）的前提下，菲涅尔透镜实现了重量和体积的大幅缩减。你可以把菲涅尔透镜想象成 “登山台阶”：
传统凸透镜 就像一座完整的、坡度均匀的山坡。你要从山脚到山顶，需要走完整个斜坡，费时费力（材料多）。
菲涅尔透镜 就像修建好的登山台阶。每个台阶的垂直面（相当于菲涅尔透镜的锯齿立面）负责让你上升高度（相当于使光线弯曲），而台阶的平面（相当于菲涅尔透镜的平面部分）只是让你水平前进，不提升高度（对光线无贡献，但可以去掉材料）。
最终，走台阶和爬山坡都能到达山顶（光学效果一致），但台阶路显然更省材料、更易建造。
主要优缺点
优点：
轻薄：最大的优势，可以做成薄膜或平板。
轻便：重量极轻。
成本低：易于大规模注塑生产。
缺点：
成像质量较差：锯齿结构会带来散射和眩光，所以一般不用于高端相机镜头，但用于聚光、匀光则完全足够。
有环状光环：点光源通过后，会形成特有的环状光斑。
关键性能参数
| 参数类别 | 参数名称 | 说明与意义 |
| 核心光学 | 焦距 (f) | 决定聚光能力，最重要的参数 |
| 口径 (D) | 决定集光能力，常与焦距结合看焦比 | |
| 齿距 (Pitch) | 决定加工精度和光学质量，齿距越小成像越好 | |
| 设计波长 | 透镜为之优化的特定波长 | |
| 材料物理 | 基材类型 | 如PMMA, PC, 玻璃，决定耐候性、成本 |
| 厚度 | 透镜的物理厚度，体现“轻薄”优势 | |
| 工作温度 | 保证性能稳定的环境温度范围 | |
| 性能质量 | 效率 | 光能利用率，越高越好 |
| 镀膜 | 增透膜，减少反射损失，提高效率 | |
| 形貌 | 平面、曲面等，适应不同应用场景 |
菲涅尔透镜的应用
菲涅尔透镜的应用极其广泛，其“轻薄、低成本、能高效控制光线”的特点使其成为许多现代科技产品中不可或缺的元件。以下是其主要的应用领域，从经典到现代逐一说明：
一、 光学聚光与照明
这是最经典和直观的应用，利用菲涅尔透镜将光线汇聚或变成平行光。
灯塔与信号灯
应用：菲涅尔透镜的“诞生地”。巨大的菲涅尔透镜将灯泡发出的光汇聚成强大的平行光束，使其能传播数十海里，是航海安全的重要保障。
投影系统
应用：用于投影仪、幻灯机。位于灯泡后方，负责将灯泡发出的球面光汇聚并转化为均匀的平行光，照亮液晶面板或DMD芯片，从而提升亮度和均匀度。
聚光太阳能系统
应用：使用巨大的菲涅尔透镜将大面积的太阳光聚焦到一块小小的太阳能电池上（光伏式）或一个集热器上（光热式），极大提高了能量密度和转换效率。
LED聚光与准直
应用：LED本身发光角度大。在LED前使用小型菲涅尔透镜，可以将光线汇聚成小角度的光束，广泛应用于手电筒、车灯、舞台灯、交通信号灯等。
二、 显示与成像
利用菲涅尔透镜的特性来改善视觉体验或制造沉浸感。
VR/AR（虚拟现实/增强现实）头盔
应用：这是现代菲涅尔透镜的高端应用。由于VR设备需要在极短的距离内（眼镜到眼睛）实现大视场角的清晰成像，菲涅尔透镜的“轻薄”特性成为首选。它作为复合透镜的一部分，帮助放大屏幕上的图像并纠正像差。
背投电视/后菲涅尔透镜
应用：在古老的背投电视中，屏幕内侧有一块巨大的菲涅尔透镜，其作用是将投影机发出的光线向观众方向“掰直”，使光线垂直射向屏幕，从而增加可视角度和亮度均匀性。
三、 传感与测量
利用其聚光特性进行能量收集和信号探测。
红外测温与热成像
应用：很多物体（如人体、设备）会辐射红外线。菲涅尔透镜（通常由聚乙烯等能透过红外线的塑料制成）负责收集这些红外辐射并聚焦到红外传感器上，从而实现非接触式测温（额温枪）或生成热成像图。
运动传感器/安防报警器
应用：常见的被动红外（PIR）报警器。其前面的半球形罩子内部就是多个菲涅尔透镜扇区组成的阵列。它将监控区域分割成“明暗交替”的敏感区，当有热源（如人）移动引起红外辐射变化时，传感器就能触发报警。
四、 其他特殊应用
摄影：菲涅尔镜头
应用：在一些长焦大光圈镜头中，会加入一块菲涅尔透镜（如佳能的DO镜头），可以有效校正色差并大幅缩小镜头的体积和重量。
光化学与科研
应用：在需要高强度平行光或聚焦光的实验室中，菲涅尔透镜可以作为低成本的光学组件使用。
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