フレネルレンズの導入と開発の歴史
フレネル レンズの設計原理は、レンズを加工中に全体として捉えるのではなく、多くの微細構造から構成される実体として捉えることです。これらの微細構造は、元の凸レンズの曲率半径を保持し、中間光を除去します。偏向は機能しないか、小さな部分に影響を与えます。フレネル レンズの設計プロセスを図 1 に示し、図 2 に平面フレネル レンズの物理図を示します。初期の頃は材料の制約からレンズはすべてガラス製で、フレネルレンズも例外ではありませんでした。しかし、従来の研削・研磨方法でフレネルレンズを加工すると、時間がかかるだけでなく人手もかかり、コストが高くなりすぎます。後の人が発明した...
フレネルの設計原理
処理中にレンズ全体を考慮しなくなりました。むしろ、多くの微細構造から構成される実体としてみなされます。これらの微細構造は、元の凸レンズの曲率半径を維持しながら、光の偏向に影響を及ぼさない、またはほとんど影響を及ぼさない部分を除去します。フレネルレンズの設計プロセスを図1に示します。
平面フレネルレンズの物理図
19世紀のフレネルレンズの開発
初期の頃は材料の制約からレンズはすべてガラス製で、フレネルレンズも例外ではありませんでした。しかし、従来の研削・研磨方法でフレネルレンズを加工すると、時間がかかるだけでなく人手もかかり、コストが高くなりすぎます。その後、金型ホットプレス加工法が発明されましたが、ガラスの表面応力が大きすぎたため、ホットプレス中に一部の細部をプレスできず、フレネルレンズが期待した使用効果を達成できませんでした。 。これらの理由により、初期のフレネル レンズを宣伝することはできませんでした。
1950 年頃から、新しい材料であるポリメチルメタクリレート (PMMA) が、ガラスに非常に似た光学特性と軽量という利点により、レンズの製造に広く使用されるようになりました。の上。 1951 年、ミラーらは PMMA を使用してフレネル レンズの製造に成功しました。 PMMA は低コストで安定しているため、それ以来、フレネル レンズを製造するためのガラスの代替として PMMA が使用され始めました。
科学技術の進歩に伴い、レンズ加工技術は向上し続け、フレネルレンズの光学性能はますます向上し、徐々に多方面から評価されるようになりました。フレネルレンズは、厚さが薄く、品質が低く、コストが低く、集光効果が高いなどの利点があるため、多くの分野でフレネルレンズの応用が注目され始めています。中でも、太陽光集光型太陽光発電産業ではフレネルレンズが使用されています。科学技術の発展に伴い、科学技術関係者は今もさらなる研究と実験を行っており、多くの満足すべき成果を上げています。
1970 年以来、アメリカ航空宇宙局はフレネル レンズに関する詳細な研究を開始し、得られた多くの研究結果は、フレネル レンズ研究の道を歩む将来の科学者への道しるべとして役立ちました。 1979 年、クリッチマンは高倍率の集光曲線集束フレネル レンズを開発しました。このレンズの最大の利点は、集中性能の質的飛躍です。 2006年、韓国のKwang sun Ryu氏は、フレネルレンズの表面を小さなモジュールに分割する設計方法を提案しました。この方法では、ソフトウェアを使用してフレネル レンズの小さなモジュールを処理し、入射太陽光がシリコン フォトセルを均一に照らすことができます。上記により、太陽光が狭い領域に集中しやすく、バッテリーが焼けやすいという過去の問題が解決されます。
その後、アメリカ人のダニエルは、クァン・ソン・リュのフレネルレンズを徹底的に分析し、以前よりもさらに高い照度を備えた多点集束フレネルレンズを設計しました。このレンズは、従来のフレネル レンズのスレッドを最適化し、元の単一点フォーカス モードを多点フォーカスに変更することで、フレネル レンズの焦点スポットが特定の位置に制限されなくなり、照明の均一性が向上します。改善する。
2002 年の円筒線集束フレネルレンズの研究では、F 値が 1.3 程度、集光比が 5 または 6 の場合、光効率が 85% 以上に達することがわかりました。
2007年には、従来の同心リング構造を廃止し、アルキメデスの螺旋溝を採用したフレネルレンズが設計されました。このレンズは同心フレネルレンズと用途に本質的な違いはありませんが、新たな構造形式を生み出したフレネルレンズです。
2009 年、フレネル レンズの集束効率が入射光の強度に正比例することが研究により発見されました。同時に、フレネルレンズの表面での光の反射により、その光の透過率は入射光の角度に反比例します。
2011 年に、フレネル レンズの性能が屋内と屋外で研究されました。その結果、光透過率の誤差は屋内試験と屋外試験で変わらなかったが、集光効率の試験誤差は屋内試験の方が屋外試験よりも低かったことがわかり、この違いの理由を分析した。 将来、フレネルレンズのテストと加工に携わる人々 。