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对环向航标灯来说，其光学系统原理常识如图１所示。图中ｘ轴为光轴，光学器材ａ为凸透镜，ｏ为凸透镜焦点，ｆ为焦距，ｎ为透镜触摸厚度，ｈ为透镜高度，ｒ为透镜曲率半径。当置于光轴焦点上点光源如白炽灯泡被点亮时，其全向散射光被凸透镜*，在透镜出射面上对平行光输出。若是疏忽透镜*精度，并视焦点上光源为无限小点，那么透镜出射面上输出肯定平行光。因为凸透镜实践上是个球面体光学器材，因而其曲率半径ｒ及高度ｈ成正比。透镜高度ｈ越高，其曲率半径ｒ就越大，透镜也越厚。１５５mm航标透镜有用高度约为１８０mm，若运用凸透镜制作该航标透镜，为了包管笔直１８０°方向散射光被有用*，其透镜厚度挨近９０mm，这样透镜无论在制作工艺上仍是透镜本身*率等光学指数方面都是很难到达有用的条件。图2示出了凸透镜聚光根本原理常识。

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为了完结大曲率凸透镜肯定厚度与制作工艺上难题，光学科学家菲乃尔经过研究成果发现凸透镜聚光用途*要及外表曲率关于，透镜中心有些资料*起到光线输出用途。所以设想将球面体凸透镜外表切成一段一段，取其有用曲率外表作为透镜*件，如图２中ａｂ，ｂｃ，ｃｄ，ｄｅ，ｅｆ所示。然后将这些具有聚光用途透镜*件按聚集条件组合，使每个透镜*件焦点都调整在光轴同一焦点上，所以整个组合后透镜到光轴上就有*有焦点。因为每个透镜*件尺度与厚度都很小，组合后透镜一会儿变得很薄。又因为透镜厚度减小，其光输出功率晋升，分量减轻，*轻松，而用途及同尺度凸透镜根本相同。所以这种用不相同曲率光学*件联系组合透镜即成为当前广泛运用于航标透镜菲乃尔透镜。图３为菲乃尔透镜剖面图。

严格来说，菲乃尔透镜及球面凸透镜相同，具有聚光用途。它能将透镜光轴焦点上点光源宣布全向散射光聚成平行光输出。可是与凸透镜相同存在难题是因为*精度约束，实践*中菲乃尔透镜焦点*到达理论上无量小点。事实上，航标灯菲乃尔透镜在光轴上焦点不是一个真实“点”，而一个具有*定尺度区域，咱们把这个区域称焦散区或称焦散域。相同地菲乃尔透镜也条件其焦点上光源为一无量小点，而有用的中相同不存在这样点光源，也是具有*定尺度光源体，因而当光源尺度及透镜焦散区正巧持平时，光源被*大*限地选用，航标灯火输出到达*大值。当光源尺度*出透镜焦散区时，其*有些光将是无效光。图４表达了透镜焦散区及光源匹配性互动关系。

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图中菲乃尔透镜焦散区近似于直径为ａ球体区域，而光源高度方向尺度为ａ＋２ｂ，其间ａ段被包含在透镜焦散区内，其宣布光线被透镜会聚后对平行光办法输出，而２ｂ段则为无效光强。对常见１５５mm航标透镜为例，其焦散区为３～４mm，换言的灯泡灯丝高度也有*要为３～４mm。而当前常见白炽灯泡灯丝因受制灯工艺与钨丝热垂性影响，其高度到少在６mm对上，若是１００％光能量均匀分布在整个６mm灯丝段上，那么到*１/３光能量未被选用，即一个１０ｗ灯泡其实真实可选用有用功率*为６．６ｗ，而耗费总电功率却是１０ｗ。此外，因为航标灯全体结构上堆集差错，*是插口式灯泡本身差错达２mm对上，即便灯丝做到条件３～４mm尺度，也会因航标灯元件机械结构差错如机械换泡机定位禁*，插口灯灯头差错等招致光源无法*置于透镜光轴焦点上。

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