Как найти фокус линейной линзы френеля. Парковочная линза Френеля — бюджетная альтернатива парктронику и камере заднего вида? Парковочная линза Френеля – что это такое и как работает

В былые времена приближение к берегу для моряков было самой опасной частью их пути. Из-за неблагоприятных климатических условий мели или прибрежные скалы могли стать причиной кораблекрушения. Спасали моряков маяки, лучшие навигационные конструкции того времени. Долгое время на их вершинах просто разжигали костры, позже источниками света служили пока не стали применять электричество. В XIX веке светом, спасающим жизнь, стала линза Френеля, делающая свет маяка наиболее ярким и видимым издалека.

Составная сложная линза была создана Огюстеном Френелем, французским физиком, создателем волновой теории света. Линза Френеля составлена из отдельных небольшой толщины концентрических колец, примыкающих друг к другу и образующих цилиндр с источником света внутри. В сечении кольца имеют форму призм. Каждое из колец собирает свет в параллельный узкий пучок лучей, расходящийся от центра. При вращении цилиндра вокруг источника света лучи света простираются до самого горизонта. Цвет лучей, их число, временной промежуток между ними составляют особый неповторимый почерк маяка. Сводка с характеристиками различных маяков имелась на борту кораблей, и именно по ней моряки узнавали, какой маяк перед ними.

Линзы Френеля, установленные на маяках, стали важнейшим шагом в оснащении их мощными источниками света. Данные сложные составные линзы позволили увеличить концентрацию силы света до 80 000 свечей. До изобретения Френеля сфокусировать свет горящего фитиля или фонаря можно было, только поместив фонарь в фокус достаточно большого диаметра или вогнутого зеркала. Для этих целей был необходим цельный оптический элемент большого размера, который под воздействием собственной тяжести мог лопнуть. Поэтому использовались десятки вогнутых зеркал, в фокусе каждого из них находился отдельный фонарь. Это решение было неудобным.

Составная линза Френеля помогла достигнуть увеличения силы света, его концентрации в заданном направлении. Сборка отдельных оптических элементов не отражала свет, а работала на просвет, вращаясь вокруг излучающего во всех направлениях постоянного по интенсивности источника света.

С тех пор конструкции Френеля остаются непревзойденным техническим устройством, используемым не только для речных бакенов и маяков. В виде линз Френеля сначала делали стекла различных сигнальных фонарей, светофоров, автомобильных фар, деталей лекционных проекторов. Затем были созданы лупы в виде линеек, изготовленных из с малозаметными круговыми бороздками, каждая из которых являлась миниатюрной кольцевой призмой, а в целом они являли собой собирающую линзу. Полученная линза применяется как лупа для увеличения предмета, как объектив фотоаппарата, создающий перевернутое изображение.

Со временем сфера применения линз Френеля значительно расширилась. Она включает в себя разработку фототехники, различных осветительных приборов, датчиков слежения охранных систем, концентратора энергии для зеркал, применяемых в телескопах. Оптические свойства линз также используются в сфере мультимедиа. Так, компанией DNP, крупнейшим производителем высокотехнологичных проекционных экранов, на основе линзы создаются экраны Supernova. А в экранах обратной проекции применяется не только линза Френеля, но и другие оптические технологии, что позволяет получить уникальнейшие средства отображения.

В зависимости от области применения линзы могут иметь разный диаметр, различаться по типу. Известны два типа линз: кольцевые и поясные. Первые созданы для направления потока световых лучей в одну сторону. Кольцевые линзы нашли применение при ручной работе с мелкими деталями, вытеснив обычные лупы. Поясные линзы, способные пропускать пучки света в любых заданных направлениях, используются в промышленной отрасли.

Линза Френеля может быть положительной (собирающей) и отрицательной (рассеивающей). Отрицательная поливиниловая линза с коротким фокусом заметно увеличивает Она известна как линза Френеля парковочная. Расширение угла обзора, которое она дает, позволяет увидеть препятствия, находящиеся внизу за автомобилем, не входящие в поле зрения боковых зеркал или зеркало заднего обзора. Такая линза существенно облегчает маневрирование при парковке, буксировке прицепа и позволяя избежать наезда на играющих детей, животных или другие объекты.

Линза Френеля стала многофункциональным средством, ее изобретение сыграло немаловажную роль в развитии технологической сферы.

У многих водителей словосочетание «парковка задним ходом» вызывает тихий ужас. Проблемы с чувством габаритов автомобиля, мертвая зона и возможность наехать на предмет или, что особенно страшно, заигравшегося ребенка. Особенно часто такие страхи встречаются у новичков за рулем и, конечно же, у прекрасной половины человечества. И хотя сейчас существует множество устройств и приборов, делающих процесс парковки более простым и безопасным, к сожалению, не всем они по карману. Но мало кто слышал о такой недорогой альтернативе камере заднего вида и парктронику, как парковочная линза Френеля. Что она из себя представляет, как работает и устанавливается, мы и рассмотрим в этой статье.

Парковочная линза Френеля – что это такое и как работает

Линза Френеля – это сложная линза, состоящая не из единого отшлифованного куска стекла (вогнутого, выпуклого или другой формы), а из отдельных, примыкающих друг к другу сферических колец малой толщины. Если посмотреть на линзу в сечении, мы увидим множество треугольных «зубчиков», которые, располагаясь впритык друг к другу под определенным углом, дают необходимый увеличивающий (собирающий, приближающий) или уменьшающий (рассеивающий, удаляющий) эффект. Но нас интересует именно рассеивающая линза, т.к. она может стать достойной и недорогой альтернативой парктронику при парковке задним ходом и вообще пригодиться во время езды на автомобиле.

Итак, как вы уже поняли, уменьшающая парковочная линза Френеля (или, как ее еще называют, линза панорамного обзора) с успехом применяется в процессе вождения автомобиля, чаще всего при парковке задним ходом. Благодаря этому прибору, у водителя значительно увеличивается угол обзора при движении назад — выявляются «мертвые» зоны автомобиля, становится видным пространство под задним стеклом . Также с помощью линзы очень удобно контролировать состояние прицепа. Еще одна приятная особенность линзы – это то, что вас не станут «слепить» фарами едущие позади автомобили – свет будет просто рассеиваться.

Но здесь все же есть пару нюансов.

Во-первых, линзу имеет смысл устанавливать только если у вас вертикальное заднее стекло (микроавтобус, внедорожник, минивен, хетчбэк).

А еще нужно учесть размеры своего автомобиля, заднего стекла и самой линзы. Если автомобиль небольшой, то стоит подумать о том, чтобы разрезать линзу пополам – производители обычно выпускают ее размером 20х25 см и, использовав ее целиком, можно обнаружить, что она закрыла весь обзор в заднее стекло. Если это ваш вариант, прежде чем закреплять ее на стекле, убедитесь, что выбрали правильную половину – одна из них будет показывать небо. Эту половину можно приклеить на верхнюю часть стекла – например, чтобы ветки не царапали. На крупногабаритных авто – наоборот, можно приклеить 2 панорамные линзы на боковые стекла, что также поможет выявить невидимые водителю участки.

Как устанавливать?

Благодаря своей конструкции, парковочная линза Френеля имеет совсем небольшую толщину, что позволяет закрепить ее даже без использования скотча или суперклея. Наиболее распространенные 2 варианта установки: на присосках и самоклеющаяся линза . О варианте установки на присосках достаточно много негативных отзывов, в основном, пользователи жалуются на ненадежность такого крепления. Зато в этом случае есть возможность немного регулировать угол наклона линзы.

Второй вариант — самый распространенный. Если вы купили такую линзу, то для установки вам потребуются вода, стеклоочиститель и, собственно, автомобиль . Располагается линза на внутренней стороне заднего стекла. В зеркало заднего вида нужно определить нижний видимый уровень, по которому следует располагать нижнюю грань линзы. Перед креплением, стекло нужно очистить, при этом использовать лучше нейтральные стеклоочистители, не содержащие спирта. После высыхания, гладкую поверхность линзы и часть стекла автомобиля, куда ее планируется разместить, смочить водой (можно из пульверизатора, можно аккуратно влажной губкой или ветошью). Затем, снизу вверх прижимать линзу к стеклу, удаляя при этом пузырьки воздуха. После этого подержать линзу прижатой еще пару секунд и отпустить. Все! Можно пользоваться.

Если вас заинтересовала линза панорамного обзора, то стоит она всего 400-500 рублей (против 2500 более-менее хорошего парктроника и 8000 рублей камеры заднего вида). А купить линзу можно либо заказав в интернете, либо порывшись в отделе автоаксессуаров таких супермаркетов, как «Метро», «OB», «Ашан» или подобных.

Линза, парктроник или камера заднего вида?

А теперь о том, насколько парковочная линза Френеля может конкурировать с парктроником.

Преимущества линзы Френеля перед парктроником :

• во-первых, как уже говорилось выше, это цена, – линза стоит на порядок дешевле;
• простая установка линзы;
• в отличие от парктроника, который подает звуковые сигналы или показывает на дисплее расстояние до предмета сзади, вы воочию можете наблюдать за обстановкой при парковке и на дороге;
• некоторые предметы, находящиеся между двумя задними датчиками парктроника не попадают в зону их видимости, и вы можете о них узнать, только ощутив толчок или услышав соответствующий звук при наезде на них.

Недостатки парковочной линзы Френеля перед парктроником :

• подойдет не на все типы кузовов;
• нужно привыкнуть к тому, что объекты, которые видны через линзу, намного ближе чем кажется;
• парктроник все же определяет точное расстояние до объекта, а, пользуясь только линзой, вам придется полагаться на свое чувство расстояния и габаритов автомобиля.

Что касается камеры заднего вида , то конечно же здесь линза проигрывает в удобстве использования, отображении изображения и наличии так называемых парковочных линий. Все же гораздо удобней парковаться, когда на экране магнитолы или зеркале заднего вида с дисплеем отображается невидимая в зеркала часть пространства, еще и с линиями парковки. Однако, как и парктроник, камера стоит гораздо больше линзы и ее гораздо сложнее установить.

Для наглядного сравнения предлагаем посмотреть видео работы всех трех устройств:

• как работает парктроник
• как работает камера заднего вида
• как работает парковочная линза Френеля

Надоели штрафные квитанции в почтовом ящике? Радар-детектор против «Стрелки» поможет избавиться от большей их части.

А в этой статье вы найдете обзор наиболее популярных радар-детекторов.

В завершении, хотелось бы привести несколько отзывов, показывающих отношение водителей к парковочной линзе Френеля:

Алена, 32 года, Хмельницкий

Очень удобно, когда паркуешься задним ходом к машине, капот которой ниже кромки заднего стекла. Парктроник, конечно, удобнее в таких случаях, но стоит дороже и устанавливается более хлопотно. Еще что нравится в линзе – в ней, как в телевизоре, видно все что происходит сзади меня и чего не видно в обычное зеркало заднего вида (например, когда выезжаешь со стоянки, а справа грузовик стоит – в линзу видно, если из-за него кто-то несется). А еще у меня развлечение – стоя на светофоре разглядывать номер и определять марку автомобиля:)

Сергей, 29 лет, Орел

Если нет парктроника – штука полезная. Набив руку, можно определить ориентиры, по которым будешь знать, когда останавливаться. У меня, например такой – подъезжая к автомобилю задним ходом, как только скрылся ее номерной знак, значит пора тормозить. Покупал японскую, не понятно, то ли пластиковая, то ли стеклянная. Форма перевернутого почтового конверта и крепиться в четырех точках. В целом мое мнение – это лучше, чем ничего и очень недорого.

Валерий, 39 лет, Калининград

Вещь удобная. Опробовал ее еще на вазовской двойке. В зависимости от расположения линзы по высоте, можно видеть бампер и все, что не видно в зеркало, а подъехавший сзади автобус виден полностью. Для водителей бусов – вещь незаменимая, а при использовании вместе с парктроником и камерой заднего вида, так вообще стопроцентно удачно припаркуетесь.

Родион, 25 лет, Санкт-Петербург

Линза прикреплена на заднее стекло минивена с помощью воды. Минусов пока не нашел, только плюсы: расширяет угол обзора – видно детей на велосипедах. Раньше видно было только капот сзадистоящей машины, теперь и номер. Перестали слепить фары. Зимой не покрывается инеем и не замерзает. И даже через грязное стекло, все-равно все что нужно видно. В общем, в дополнение к парктронику – отличная вещь, как альтернатива – тоже вариант.

Линза Френеля увеличивает портрет своего создателя. (Страница из тома «Физика, часть 2» Детской энциклопедии издательства «Аванта+»).

Собратъ свет в узкий луч можно при помощи вогнутого зеркала (а) или линзы (б), поместив источник света в точку фокуса. У сферического зеркала она лежит на расстоянии половины радиуса кривизны зеркала.

Собирающую линзу можно представить как набор призм, которые отклоняют световые лучи в одну точку - фокус. Многократно увеличив число этих призм, соответственно уменьшив их размер, мы получим практически плоскую линзу - линзу Френеля.

Конструкция осветительной системы маяка (чертёж Френеля). Свет горелки F фокусируют линзы L и L", отражённые зеркалами М. Свет горелки, распространяющийся вниз, отражается в нужном направлении системой зеркал (показаны пунктиром).

Так выглядит современная линза Френеля. Нередко её изготавливают из одного куска стекла.

Френелевская линза-линейка фокусирует солнечные лучи не хуже, а даже лучше (потому что она больше) обычной стеклянной линзы. Солнечные лучи, собранные ею, мгновенно поджигают сухую сосновую доску.

Один из создателей волновой теории света, выдающийся французский физик Огюстен Жан Френель родился в маленьком городке близ Парижа в 1788 году. Он рос болезненным мальчиком. Учителя считали его бестолковым: в восьмилетнем возрасте не умел читать и с трудом мог запомнить урок. Однако в средней школе у Френеля проявились замечательные способности к математике, особенно к геометрии. Получив инженерное образование, он с 1809 года участвовал в проектировании и строительстве дорог и мостов в разных департаментах страны. Однако его интересы и возможности были гораздо шире простой инженерной деятельности в провинциальной глуши. Френель хотел заниматься наукой; особенно его интересовала оптика, теоретические основы которой только-только начали складываться. Он исследовал поведение световых лучей, проходящих сквозь узкие отверстия, огибающих тонкие нити и края пластинок. Объяснив особенности возникающих при этом картин, Френель в 1818-1819 годах создал свою теорию оптической интерференции и дифракции - явлений, возникающих по причине волновой природы света.

В начале XIX века европейские морские государства решили совместными усилиями усовершенствовать маяки - важнейшие навигационные устройства того времени. Во Франции для этой цели была создана специальная комиссия, и работать в ней ввиду богатого инженерного опыта и глубокого знания оптики пригласили Френеля.

Свет маяка должен быть виден далеко, поэтому маячный фонарь поднимают на высокую башню. А чтобы собрать его свет в лучи, фонарь нужно поместить в фокус либо вогнутого зеркала, либо собирающей линзы, причём довольно большой. Зеркало, конечно, можно сделать любого размера, но оно даёт только один луч, а свет маяка должен быть виден отовсюду. Поэтому на маяках ставили порой полтора десятка зеркал с отдельным фонарём в фокусе каждого зеркала (см. «Наука и жизнь» № 4, 2009 г., статья ). Вокруг одного фонаря можно смонтировать несколько линз, но сделать их необходимого - большого - размера практически невозможно. В стекле массивной линзы неизбежно будут неоднородности, она потеряет форму под действием собственной тяжести, а из-за неравномерного нагрева может лопнуть.

Нужны были новые идеи, и комиссия, пригласив Френеля, сделала правильный выбор: в 1819 году он предложил конструкцию составной линзы, лишённую всех недостатков, присущих линзе обычной. Френель рассуждал, вероятно, так. Линзу можно представить в виде набора призм, которые преломляют параллельные световые лучи - отклоняют их на такие углы, что после преломления они сходятся в точке фокуса. Значит, вместо одной большой линзы можно собрать конструкцию в виде тонких колец из отдельных призм треугольного сечения.

Френель не только рассчитал форму профилей колец, он также разработал технологию и проконтролировал весь процесс их создания, нередко исполняя обязанности простого рабочего (подчинённые оказались крайне неопытными). Его усилия дали блестящий результат. «Яркость света, которую даёт новый прибор, удивила моряков», - писал Френель друзьям. И даже англичане - давние конкуренты французов на море - признали, что конструкции французских маяков оказались самыми лучшими. Их оптическая система состояла из восьми квадратных линз Френеля со стороной 2,5 м, имевших фокусное расстояние 920 мм.

С тех пор прошло 190 лет, но конструкции, предложенные Френелем, остаются непревзойдённым техническим устройством, и не только для маяков и речных бакенов. В виде линз Френеля до недавнего времени делали стёкла различных сигнальных фонарей, автомобильных фар, светофоров, деталей лекционных проекторов. И уж совсем недавно появились лупы в виде линеек из прозрачного пластика с еле заметными круговыми бороздками. Каждая такая бороздка - миниатюрная кольцевая призма; а все вместе они образуют собирающую линзу, которая может работать и как лупа, увеличивая предмет, и как объектив фотоаппарата, создавая перевёрнутое изображение. Такая линза способна собрать свет Солнца в маленькое пятнышко и поджечь сухую доску, не говоря уж о листке бумаги (особенно чёрной).

Линза Френеля может быть не только собирающей (положительной), но и рассеивающей (отрицательной) - для этого нужно кольцевые призмы-бороздки на куске прозрачного пластика сделать другой формы. Причём отрицательная френелевская линза с очень коротким фокусным расстоянием имеет широкое поле зрения, в нём в уменьшенном виде помещается кусок пейзажа, в два-три раза больший, чем охватывает невооружённый глаз. Такие «минусовые» пластинки-линзы используют вместо панорамных зеркал заднего вида в больших автомобилях типа микроавтобусов и универсалов.

Грани миниатюрных призмочек можно покрыть зеркальным слоем - скажем, напылив алюминий. Тогда линза Френеля превращается в зеркало, выпуклое или вогнутое. Изготовленные с использованием нанотехнологий, такие зеркала применяют в телескопах, работающих в рентгеновском диапазоне. А отштампованные в гибком пластике зеркала и линзы для видимого света настолько просты в изготовлении и дёшевы, что их выпускают буквально километрами в виде лент для оформления витрин или штор для ванных комнат.

Были попытки использовать линзы Френеля при создании плоских объективов для фотоаппаратов. Но на пути конструкторов встали трудности технического характера. Белый свет в призме разлагается в спектр; то же происходит и в миниатюрных призмочках линзы Френеля. Поэтому она имеет существенный недостаток - так называемую хроматическую аберрацию. Из-за неё на краях изображений предметов появляется радужная кайма. В хороших объективах кайму ликвидируют, ставя дополнительные линзы (см. «Наука и жизнь» № 3, 2009 г., статья ). Так же можно было бы поступить и с френелевской линзой, но плоского объектива тогда уже не получится.