Lente de Fresnel

La primera persona en enfocar el haz de un faro usando una lente fue el tallador de vidrio londinense Thomas Rogers, quien propuso la idea a Trinity House en 1788. ^{[ 6 ]} Las primeras lentes Rogers, de 53 cm (21 pulgadas) de diámetro y 14 cm (5,5 pulgadas) de espesor en el centro, se instalaron en el Old Lower Lighthouse en Portland Bill en 1789. Detrás de cada lámpara había un espejo de vidrio esférico con revestimiento posterior, que reflejaba la radiación posterior a través de la lámpara y hacia la lente. Se instalaron más muestras en Howth Baily , North Foreland y al menos en otros cuatro lugares para 1804. Pero gran parte de la luz se desperdiciaba por absorción en el vidrio. ^{[ 6 ] [ 7 ]}  

En 1748, Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon, fue el primero en reemplazar una lente convexa con una serie de prismas anulares concéntricos, tallados como escalones en una sola pieza de vidrio, ^{[ 2 ]} para reducir el peso y la absorción. En 1790 ^{[ 8 ]} (aunque fuentes secundarias dan la fecha como 1773 ^{[ 9 ] : 609} o 1788 ^{[ 10 ]} ), el marqués de Condorcet sugirió que sería más fácil hacer las secciones anulares por separado y ensamblarlas en un marco; pero incluso eso era impracticable en ese momento. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Estos diseños no estaban destinados a faros, ^{[ 2 ]} sino a vidrios de combustión . ^{[ 9 ] : 609} David Brewster , sin embargo, propuso un sistema similar al de Condorcet en 1811, ^{[ 2 ] [ 10 ] [ 13 ]} y para 1820 estaba abogando por su uso en los faros británicos. ^{[ 14 ]}

La Comisión de Faros francesa fue establecida por Napoleón en 1811 y puesta bajo la autoridad del Cuerpo de Puentes y Caminos, empleador del físico francés Augustin-Jean Fresnel . Dado que los miembros de la comisión estaban ocupados en otros asuntos, logró poco en sus primeros años. ^{[ 15 ]} Sin embargo, el 21  de junio de 1819 —tres meses después de ganar el Gran Premio de Física de la Academia de Ciencias por su célebre memoria sobre la difracción— Fresnel fue adscrito «temporalmente» a la comisión por recomendación de François Arago (miembro desde 1813), para revisar posibles mejoras en la iluminación de los faros. ^{[ 11 ] [ 16 ]}

A finales de agosto de 1819, sin conocer la propuesta de Buffon-Condorcet-Brewster, ^{[ 11 ] [ 13 ]} Fresnel hizo su primera presentación a la comisión, ^{[ 17 ]} recomendando lo que llamó lentilles à échelons ('lentes escalonadas') para reemplazar los reflectores que se usaban entonces, que reflejaban solo alrededor de la mitad de la luz incidente. ^{[ 18 ]} Otro informe de Fresnel, fechado el 29 de agosto de 1819 (Fresnel, 1866–70, vol.  3, pp.  15–21), trata sobre pruebas en reflectores y no menciona lentes escalonadas excepto en un boceto no relacionado en la última página del manuscrito. Las actas de las reuniones de la Comisión se remontan solo a 1824, cuando el propio Fresnel asumió como secretario. ^{[ 19 ]} Por lo tanto, se desconoce la fecha exacta en que Fresnel recomendó formalmente las lentilles à échelons . Para gran vergüenza de Fresnel, uno de los comisionados reunidos, Jacques Charles , recordó la sugerencia de Buffon. ^{[ 20 ]} Sin embargo, mientras que la versión de Buffon era biconvexa y de una sola pieza, ^{[ 21 ]} la de Fresnel era plano-convexa y estaba hecha de múltiples prismas para facilitar la construcción.

Con un presupuesto oficial de 500 francos, Fresnel contactó con tres fabricantes. El tercero, François Soleil, encontró una manera de eliminar los defectos recalentando y remodelando el vidrio. Arago ayudó a Fresnel con el diseño de una lámpara Argand modificada con mechas concéntricas (un concepto que Fresnel atribuyó al conde Rumford ^{[ 22 ]} ), y descubrió accidentalmente que la cola de pescado era resistente al calor, lo que la hacía adecuada para su uso en la lente. El prototipo, terminado en marzo de 1820, tenía un panel de lente cuadrado de 55 cm (22 pulgadas) de lado, que contenía 97 prismas poligonales (no anulares), e impresionó tanto a la Comisión que se le pidió a Fresnel una versión completa de ocho paneles. Este modelo, completado un año después a pesar de la financiación insuficiente, tenía paneles de 76 cm (30 pulgadas) cuadrados. En un espectáculo público la noche del 13 de abril de 1821, se demostró comparándolo con los reflectores más recientes, a los que repentinamente dejó obsoletos. ^{[ 23 ]}   

Poco después de esta demostración, Fresnel publicó la idea de que la luz, incluyendo la luz aparentemente no polarizada , consiste exclusivamente en ondas transversales , y pasó a considerar las implicaciones para la doble refracción y la reflexión parcial. ^{[ 24 ]}

Fresnel reconoció las lentes británicas y la invención de Buffon en unas memorias leídas el 29  de julio de 1822 e impresas ese mismo año. ^{[ 25 ]} La fecha de esas memorias puede ser la fuente de la afirmación de que la defensa de los faros por parte de Fresnel comenzó dos años después que la de Brewster; ^{[ 14 ]} pero el texto deja claro que la participación de Fresnel comenzó a más tardar en 1819. ^{[ 26 ]}

La siguiente lente de Fresnel era un aparato giratorio con ocho paneles en forma de "ojo de buey", fabricados en arcos anulares por Saint-Gobain , ^{[ 12 ]} que producían ocho haces giratorios, que los marineros veían como un destello periódico. Encima y detrás de cada panel principal había un panel más pequeño, inclinado y en forma de ojo de buey, de contorno trapezoidal con elementos trapezoidales. ^{[ 27 ]} Este refractaba la luz hacia un espejo plano inclinado, que luego la reflejaba horizontalmente, 7  grados por delante del haz principal, aumentando la duración del destello. ^{[ 28 ]} Debajo de los paneles principales había 128 pequeños espejos dispuestos en cuatro anillos, apilados como las lamas de una persiana o contraventana . Cada anillo, con forma de tronco de cono , reflejaba la luz hacia el horizonte, produciendo una luz constante más tenue entre los destellos. La prueba oficial, realizada en el Arco del Triunfo aún sin terminar el 20 de agosto de 1822, fue presenciada por la Comisión —y por Luis XVIII y su séquito— desde 32 kilómetros (20 millas) de distancia. El aparato se almacenó en Burdeos durante el invierno y luego se volvió a ensamblar en el Faro de Cordouan bajo la supervisión de Fresnel —en parte por sus propias manos—. El 25 de julio de 1823, se encendió la primera lente de Fresnel para faros del mundo. ^{[ 29 ]} Como se esperaba, la luz era visible hasta el horizonte, a más de 32 kilómetros (20 millas) de distancia. ^{[ 30 ]}   

El día anterior a la prueba de la lente de Cordouan en París, un comité de la Academia de Ciencias informó sobre las memorias y suplementos de Fresnel sobre la doble refracción, que, aunque menos conocidos por los lectores modernos que su trabajo anterior sobre la difracción, asestó un golpe más decisivo a la teoría ondulatoria de la luz. ^{[ 31 ]} Entre la prueba y el reensamblaje en Cordouan, Fresnel presentó sus trabajos sobre fotoelasticidad (16  de septiembre de 1822), polarización elíptica y circular y rotación óptica (9 de diciembre), y reflexión parcial y reflexión interna total (7 de enero de 1823), ^{[ 32 ]} completando esencialmente su reconstrucción de la óptica física sobre la hipótesis de la onda transversal . Poco después de que se encendiera la lente de Cordouan, Fresnel comenzó a toser sangre. ^{[ 33 ]}  

En mayo de 1824, ^{[ 13 ]} Fresnel fue ascendido a Secretario de la Comisión de Faros , convirtiéndose en el primer miembro de ese organismo en percibir un salario, ^{[ 34 ]} aunque simultáneamente en el cargo de Ingeniero Jefe. ^{[ 35 ]} A finales de ese año, cada vez más enfermo, redujo su investigación fundamental y renunció a su trabajo de temporada como examinador en la École Polytechnique , para ahorrar el tiempo y la energía que le quedaban para su trabajo en los faros. ^{[ 36 ] [ 37 ]}

En ese mismo año diseñó la primera lente fija , para distribuir la luz uniformemente alrededor del horizonte, minimizando el desperdicio por encima o por debajo. ^{[ 11 ]} Idealmente, las superficies refractoras curvas serían segmentos de toroides alrededor de un eje vertical común, de modo que el panel dióptrico parecería un tambor cilíndrico. Si a esto se le añadieran anillos reflectantes ( catóptricos ) por encima y por debajo de las partes refractoras (dióptricas), todo el aparato parecería una colmena. ^{[ 38 ]} La segunda lente de Fresnel en entrar en servicio fue, de hecho, una lente fija de tercer orden, instalada en Dunkerque el 1 de febrero de 1825. ^{[ 39 ]} Sin embargo, debido a la dificultad de fabricar prismas toroidales grandes, este aparato tenía una planta poligonal de 16 lados. ^{[ 40 ]}

En 1825, Fresnel amplió su diseño de lentes fijas añadiendo un conjunto giratorio fuera del conjunto fijo. Cada panel del conjunto giratorio debía refractar parte de la luz fija proveniente de un abanico horizontal en un haz estrecho. ^{[ 11 ] [ 41 ]}

También en 1825, Fresnel presentó el Carte des Phares («mapa de faros»), que proponía un sistema de 51 faros más luces portuarias más pequeñas, en una jerarquía de tamaños de lentes denominada «órdenes» (siendo la primera la más grande), con diferentes características para facilitar su reconocimiento: una luz constante (de una lente fija), un destello por minuto (de una lente giratoria con ocho paneles) y dos por minuto (16 paneles). ^{[ 42 ]}

A finales de 1825, ^{[ 43 ]} para reducir la pérdida de luz en los elementos reflectantes, Fresnel propuso reemplazar cada espejo con un prisma catadióptrico, a través del cual la luz viajaría por refracción a través de la primera superficie, luego por reflexión interna total en la segunda superficie, y luego por refracción a través de la tercera superficie. ^{[ 44 ]} El resultado fue la lente de faro tal como la conocemos hoy. En  1826 ensambló un pequeño modelo para usarlo en el Canal Saint-Martin , ^{[ 45 ]} pero no vivió para ver una versión de tamaño real: murió el 14  de julio de 1827, a la edad de 39 años.

La primera etapa del desarrollo de las lentes para faros tras la muerte de Augustin Fresnel consistió en la puesta en práctica de sus diseños. Esto fue impulsado en parte por su hermano menor, Léonor, quien, al igual que Augustin, se formó como ingeniero civil, pero, a diferencia de él, poseía una gran aptitud para la gestión. Léonor ingresó en la Comisión de Faros en 1825 y posteriormente sucedió a Augustin como secretario. ^{[ 46 ]}

La primera lente fija que se construyó con prismas toroidales fue un aparato de primer orden diseñado por el ingeniero escocés Alan Stevenson bajo la dirección de Léonor Fresnel, y fabricado por Isaac Cookson & Co. utilizando vidrio francés; entró en servicio en la Isla de May , Escocia, el 22 de septiembre de 1836. ^{[ 47 ]} Las primeras lentes catadióptricas grandes se hicieron en 1842 para los faros de Gravelines e Île Vierge , Francia; estas eran lentes fijas de tercer orden cuyos anillos catadióptricos (hechos en segmentos) tenían un metro de diámetro. La lente Skerryvore de primer orden de Stevenson , iluminada en 1844, era solo parcialmente catadióptrica; era similar a la lente Cordouan excepto que las láminas inferiores fueron reemplazadas por prismas catadióptricos de fabricación francesa, mientras que los espejos se mantuvieron en la parte superior. La primera lente catadióptrica de primer orden, instalada en Pointe d'Ailly en 1852, también proporcionaba ocho haces giratorios más una luz fija en la parte inferior; pero su sección superior tenía ocho paneles catadióptricos que enfocaban la luz unos 4  grados por delante de los haces principales, para alargar los destellos. La primera lente catadióptrica con haces puramente giratorios —también de primer orden— se instaló en Saint-Clément-des-Baleines en 1854 y marcó la finalización de la Carte des Phares original de Augustin Fresnel . ^{[ 48 ]}

Thomas Stevenson (hermano menor de Alan) fue un paso más allá de Fresnel con su lente "holofotal", que enfocaba la luz irradiada por la lámpara en casi todas las direcciones, hacia adelante o hacia atrás, en un solo haz. ^{[ 49 ]} La primera versión, descrita en 1849, consistía en una lente de ojo de buey estándar de Fresnel, un reflector paraboloide y un reflector hemisférico trasero (funcionalmente equivalente al espejo de Rogers de 60  años antes, excepto que abarcaba un hemisferio completo). La luz irradiada hacia el hemisferio delantero pero que no llegaba a la lente de ojo de buey era desviada por el paraboloide en un haz paralelo que rodeaba la lente de ojo de buey, mientras que la luz irradiada hacia el hemisferio trasero era reflejada de vuelta a través de la lámpara por el reflector esférico (como en la disposición de Rogers), para ser recogida por los componentes delanteros. La primera unidad se instaló en North Harbour, Peterhead , en agosto de 1849. Stevenson denominó a esta versión "holofota catadióptrica", aunque cada uno de sus elementos era puramente reflectante o puramente refractivo. En la segunda versión del concepto de holofota, la lente de ojo de buey y el reflector paraboloide fueron reemplazados por una lente de Fresnel catadióptrica, tal como la concibió Fresnel, pero ampliada para cubrir todo el hemisferio frontal. La tercera versión, que Stevenson denominó, de forma confusa, "holofota dióptrica", fue más innovadora: conservó la lente de Fresnel catadióptrica para el hemisferio frontal, pero reemplazó el reflector hemisférico posterior con una matriz hemisférica de prismas anulares, cada uno de los cuales utilizaba dos reflexiones internas totales para redirigir la luz que divergía del centro del hemisferio hacia el centro. El resultado fue una holofota totalmente de vidrio, sin pérdidas por reflexiones metálicas. ^{[ 50 ]}

James Timmins Chance modificó el diseño holofótico totalmente de vidrio de Thomas Stevenson disponiendo los prismas de doble reflexión alrededor de un eje vertical. El prototipo se exhibió en la Exposición Internacional de Londres de 1862. Posteriormente, para facilitar la fabricación, Chance dividió los prismas en segmentos y los dispuso en forma cilíndrica, conservando la propiedad de reflejar la luz desde un punto hacia ese mismo punto. Los reflectores de esta forma, paradójicamente llamados "espejos dióptricos", resultaron particularmente útiles para devolver la luz desde el lado terrestre de la lámpara hacia el lado marino. ^{[ 51 ]}

A medida que proliferaban los faros, se volvían más difíciles de distinguir entre sí, lo que llevó al uso de filtros de color, que desperdiciaban luz. En 1884, John Hopkinson eliminó la necesidad de filtros al inventar la lente de "destellos grupales", en la que los paneles dióptricos y/o catadióptricos se dividían para producir múltiples destellos, lo que permitía identificar los faros no solo por la frecuencia de los destellos, sino también por la multiplicidad de los mismos. Se instalaron lentes de doble destello en Tampico (México) y Little Basses (Sri  Lanka) en 1875, y una lente de triple destello en el faro de Casquets ( Islas del Canal ) en 1876. ^{[ 52 ]} El ejemplo que se muestra (a la derecha) es la lente de doble destello del faro de Point Arena , que estuvo en servicio desde 1908 hasta 1977. ^{[ 53 ]}

El desarrollo de lentes hiperradiales fue impulsado en parte por la necesidad de fuentes de luz más grandes, como las lámparas de gas con múltiples chorros, que requerían una distancia focal mayor para un ancho de haz dado, por lo tanto, una lente más grande para recolectar una fracción dada de la luz generada. La primera lente hiperradial fue construida para los Stevenson en 1885 por F.  Barbier & Cie de Francia, y probada en el faro de South Foreland con varias fuentes de luz. Chance Brothers (empleadores de Hopkinson) luego comenzó a construir hiperradiales, instalando la primera en el faro de Bishop Rock en 1887. ^{[ 54 ]} Ese mismo año, Barbier instaló una hiperradial en Tory Island . Pero solo unas 30 hiperradiales entraron en servicio ^{[ 55 ]} antes de que el desarrollo de lámparas brillantes más compactas hiciera innecesarias ópticas tan grandes (véase Lente de Fresnel hiperradiante ).

La producción de lentes dióptricas escalonadas de una sola pieza —aproximadamente como las concibió Buffon— se hizo factible en 1852, cuando John L. Gilliland de la Brooklyn Flint-Glass Company patentó un método para fabricar lentes a partir de vidrio prensado y moldeado. La compañía fabricaba pequeñas lentes de ojo de buey para su uso en ferrocarriles, barcos de vapor y muelles; ^{[ 56 ]} dichas lentes eran comunes en los Estados Unidos en la década de 1870. ^{[ 13 ] : 488} En 1858 la compañía produjo "un  número muy pequeño de lentes de sexto orden de vidrio sílex prensado" para su uso en faros, las primeras lentes de Fresnel para faros fabricadas en Estados Unidos. ^{[ 56 ]} En la década de 1950, la sustitución del vidrio por plástico hizo que fuera económico usar lentes de Fresnel como condensadores en proyectores de transparencias. ^{[ 57 ]}

Las lentes de Fresnel de vidrio de alta calidad se usaban en los faros, donde se consideraban de última generación a finales del siglo XIX y durante mediados del siglo XX. Estos sistemas de lentes de Fresnel para faros suelen incluir elementos prismáticos anulares adicionales , dispuestos en cúpulas facetadas por encima y por debajo del elemento central plano de Fresnel, para captar toda la luz emitida por la fuente de luz. La trayectoria de la luz a través de estos elementos puede incluir una reflexión interna , en lugar de la simple refracción en el elemento plano de Fresnel. ^{[ 66 ]} Estas lentes conferían muchos beneficios prácticos a los diseñadores, constructores y usuarios de faros y su iluminación. Entre otras cosas, las lentes más pequeñas podían adaptarse a espacios más compactos. Una mayor transmisión de luz a distancias más largas y patrones variados permitían triangular una posición. ^{[ 66 ] [ 67 ]} A partir de mediados del siglo XX, la mayoría de los faros retiraron de servicio las lentes de Fresnel de vidrio y las reemplazaron con aerobalizas mucho menos costosas y más duraderas ^{[ 68 ] [ 69 ]} o sistemas similares, incluido el Vega Industries VRB-25 , que contiene paneles de lentes de Fresnel de plástico. ^{[ 70 ]}

Quizás el uso más extendido de las lentes de Fresnel, durante un tiempo, se dio en los faros de los automóviles , donde pueden moldear el haz aproximadamente paralelo del reflector parabólico para cumplir con los requisitos de los patrones de luz de cruce y de carretera, a menudo ambos en la misma unidad de faro (como el diseño europeo H4 ). Por razones de economía, peso y resistencia a los impactos, los automóviles más nuevos han prescindido de las lentes de Fresnel de vidrio para las unidades de faros sellados , utilizando en su lugar reflectores multifacéticos con lentes de policarbonato simples . Sin embargo, las lentes de Fresnel continúan utilizándose ampliamente en las luces traseras, de posición y de marcha atrás de los automóviles.

Las lentes de Fresnel de vidrio también se utilizan en equipos de iluminación para teatro y cine (véase linterna de Fresnel ); estos equipos suelen denominarse simplemente Fresnels . El equipo completo consta de una carcasa metálica, un reflector, un conjunto de lámpara y una lente de Fresnel. Muchos equipos de Fresnel permiten mover la lámpara con respecto al punto focal de la lente para aumentar o disminuir el tamaño del haz de luz. Como resultado, son muy flexibles y a menudo pueden producir un haz tan estrecho como 7° o tan ancho como 70°. ^{[ 71 ]} La lente de Fresnel produce un haz de bordes muy suaves, por lo que se utiliza a menudo como luz de baño. Un soporte delante de la lente puede sujetar una película de plástico de color ( gel ) para teñir la luz o pantallas metálicas o plástico esmerilado para difuminarla. La lente de Fresnel es útil en la realización de películas no solo por su capacidad de enfocar el haz con mayor brillo que una lente típica, sino también porque la luz tiene una intensidad relativamente constante en todo el ancho del haz de luz.

Los portaaviones y las bases aeronavales suelen utilizar lentes de Fresnel en sus sistemas ópticos de aterrizaje . La luz central ayuda al piloto a mantener la senda de planeo adecuada para el aterrizaje. En el centro se encuentran luces ámbar y rojas compuestas por lentes de Fresnel. Aunque las luces están siempre encendidas, el ángulo de la lente desde el punto de vista del piloto determina el color y la posición de la luz visible. Si las luces aparecen por encima de la barra horizontal verde, el piloto está demasiado alto. Si están por debajo, el piloto está demasiado bajo, y si las luces son rojas, el piloto está muy bajo. ^{[ 72 ]}

Las lentes de Fresnel también se utilizan comúnmente en reflectores , focos y linternas . Otro uso de estas lentes se encuentra en las balizas de código de 300 mm (12 pulgadas) instaladas en torres de radio y televisión . El número de estas balizas depende de la altura, según lo especificado por la FAA . Estas balizas contienen dos lámparas incandescentes de 300 vatios . A diferencia de las lentes de los faros, estas balizas de dos piezas estaban hechas de vidrio fundido circular. La tecnología más reciente consiste en utilizar ópticas LED en una configuración que no sea de Fresnel para proporcionar las características de obstrucción necesarias.

Las lentes de Fresnel se utilizan como lupas de mano sencillas . También se utilizan para corregir varios trastornos visuales, incluidos los trastornos de la motilidad ocular como el estrabismo . ^{[ 73 ]} Las lentes de Fresnel se han utilizado para aumentar el tamaño visual de las pantallas CRT en televisores de bolsillo , en particular el Sinclair TV80 . También se utilizan en semáforos .

Las lentes de Fresnel se utilizan en camiones europeos con volante a la izquierda que entran en el Reino Unido y la República de Irlanda (y viceversa, en camiones irlandeses y británicos con volante a la derecha que entran en Europa continental) para superar los puntos ciegos causados ​​por el conductor que maneja el camión sentado en el lado incorrecto de la cabina con respecto al lado de la carretera por el que circula el vehículo. Se fijan a la ventanilla del lado del pasajero. ^{[ 74 ]}

Otra aplicación automotriz de una lente de Fresnel es como amplificador de visión trasera, ya que el amplio ángulo de visión de una lente acoplada a la ventana trasera permite examinar la escena detrás de un vehículo, especialmente uno alto o de cola ancha, con mayor eficacia que un espejo retrovisor solo. Las lentes de Fresnel se han utilizado en equipos de medición de distancia y pantallas de visualización de mapas proyectados . ^{[ 75 ]}

Las lentes de Fresnel también se han utilizado en el ámbito del entretenimiento popular. El artista de rock británico Peter Gabriel las empleó en sus primeras actuaciones en solitario para magnificar el tamaño de su cabeza en contraste con el resto de su cuerpo, con un efecto dramático y cómico. En la película Brazil de Terry Gilliam , las lentes de Fresnel se utilizan como lupas para pequeños monitores CRT en el Ministerio de Información. Las lentes aparecen ocasionalmente entre los actores y la cámara, distorsionando la escala y la composición de la escena con un efecto humorístico. En la película Wall-E de Pixar , el protagonista ve el musical Hello, Dolly! en un iPod , magnificado por una lente de Fresnel.

Los cascos de realidad virtual , como el Meta Quest 2 y el HTC Vive Pro, utilizan lentes Fresnel, ^{[ 76 ]} ya que permiten un factor de forma más delgado y ligero que las lentes convencionales. ^{[ 77 ]} Los dispositivos más recientes, como el Meta Quest Pro , han optado por un diseño de lente plana ^{[ 78 ]} debido a su menor tamaño y menor aberración cromática que las lentes Fresnel. ^{[ 79 ]}

Las lentes Fresnel multifocales también se utilizan en cámaras de identificación de retina , donde proporcionan múltiples imágenes enfocadas y desenfocadas de un punto de fijación dentro de la cámara. Para prácticamente todos los usuarios, al menos una de las imágenes estará enfocada, lo que permite una correcta alineación ocular.

Muchas cámaras están equipadas con visores que proyectan la escena a través de una lente sobre una pantalla de vidrio esmerilado para enfocar y componer, incluyendo cámaras de visión , réflex de doble lente y réflex de lente única ; a menudo se aplica una lente condensadora de Fresnel al vidrio esmerilado para aumentar el brillo percibido de la imagen proyectada y hacer que la iluminación sea más uniforme desde el centro hasta las esquinas. ^{[ 80 ] [ 81 ]} Por ejemplo, la cámara Polaroid SX-70 utiliza un reflector de Fresnel como parte de su sistema de visualización. ^{[ 82 ]}

Proyección

El uso de lentes de Fresnel para la proyección de imágenes reduce la calidad de la imagen, ^{[ 83 ]} por lo que tienden a aparecer solo donde la calidad no es crítica o donde el volumen de una lente sólida sería prohibitivo. Las lentes de Fresnel económicas pueden ser estampadas o moldeadas de plástico transparente y se utilizan en proyectores de transparencias y televisores de proyección .

Las lentes de Fresnel de diferentes distancias focales (una colimadora y una colectora) se utilizan en proyecciones comerciales y domésticas . La lente colimadora tiene la menor distancia focal y se coloca más cerca de la fuente de luz, mientras que la lente colectora, que enfoca la luz en la lente triplete, se coloca después de la imagen proyectada (un panel LCD de matriz activa en proyectores LCD ). Las lentes de Fresnel también se utilizan como colimadores en proyectores de transparencias .

Dado que las lentes de Fresnel de plástico pueden fabricarse en tamaños mayores que las de vidrio, además de ser mucho más económicas y ligeras, se utilizan para concentrar la luz solar para la calefacción en cocinas solares , en fraguas solares y en colectores solares utilizados para calentar agua para uso doméstico. ^{[ 84 ]} También pueden utilizarse para generar vapor o para alimentar un motor Stirling y generar electricidad. ^{[ 85 ]}

Las lentes de Fresnel pueden concentrar la luz solar en células solares con una relación de casi 500:1. ^{[ 86 ]} Esto permite reducir la superficie activa de la célula solar, disminuyendo el costo y permitiendo el uso de células más eficientes que de otro modo serían demasiado caras. ^{[ 87 ]} A principios del siglo XXI, los reflectores de Fresnel comenzaron a usarse en plantas de energía solar de concentración (CSP) para concentrar la energía solar. Una aplicación fue el precalentamiento de agua en la central eléctrica de carbón de Liddell , en Hunter Valley, Australia.

Las lentes de Fresnel se pueden utilizar para sinterizar arena, lo que permite la impresión 3D en vidrio. ^{[ 88 ]}

Cuando no se requiere la captura de imágenes , se puede utilizar un sensor infrarrojo pasivo equipado con múltiples lentes Fresnel de baja calidad para captar la energía infrarroja de una amplia zona y enfocarla para la detección de movimiento, tanto en aplicaciones de protección de áreas como de ahorro energético. El plástico utilizado se selecciona por su transparencia a la energía infrarroja, además de estar estabilizado contra los rayos UV para garantizar su durabilidad en exteriores.

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  Diseño de sensor de movimiento PIR
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  Detector de movimiento con patrón de haces superpuestos. La longitud de los haces es una medida de la sensibilidad del detector en esa dirección.