FRED案例 | 菲涅尔曲面脚本生成工具，区域类型自由切换

菲涅尔透镜元件起源于灯塔透镜的设计，其凹槽表面代表了一种新方法，可大幅减少生产大口径、短焦距元件所需的玻璃量。

菲涅尔透镜衍生的表面形状在一般照明及成像系统（如相机和望远镜）中均有应用。其设计基于环形区域，环形区域可具有恒定宽度，也可镶嵌在与固定凹陷量相关的半径处。本文旨在为FRED软件的用户提供一种创建菲涅尔曲面的工具。

脚本使用

本案例编写了一个脚本程序，可生成类似于图1所示的曲面。其构造基于被同心管分隔的移位环形基面，因此这些菲涅尔曲面的实现为曲面的集 合。该脚本作为嵌入式脚本包含在关联的FRED文件SagSurfaceIntoZones.frd中，可在图1所示两种条件之一下复 制基础表面。

首先向用户显示对话框，允许选择要构建菲涅尔表面的基面，列表中仅显示具有“allowed”类型的曲面。

选择表面后，第二个对话框提示用户选择下垂方法，并输入与下垂深度或区域宽度相对应的数值。同时提示输入Fresnel表面位置。第一个选择（与基面重合）将在与原始曲面相同的位置创建曲面，适用于独立表面下垂。

第二个选项与边缘重合，将整个菲涅尔曲面移动到原始曲面的边缘，适用于使镜头表面下垂同时保持组件固体性质不变。请注意，如果选择了“Lens element”表面，它将被转换为“Custom Element”。

做出以上选择后，原始基曲面不可追迹，并创建曲面的集 合。

脚本概述

嵌入式脚本名为convertToFresnel.frs，其核心流程如下。

• FRED模型中的所有圆锥和非球面表面都会编译一个列表，并通过对话框呈现给用户以供选择；
• 从选定曲面收集信息，确保每个区域具有相同的材质、涂层和光线追迹控制；
• 如果所选表面是Lens实体的一部分，则Lens实体将转换为“Custom Element”；与选定曲面关联的区域将被删除；
• 打开对话框，允许用户在每个区域的固定垂度和固定区域间距之间进行选择，用户输入数值以设置凹槽深度或区域宽度，还可选择与基面重合的表面或基础表面的边缘；
• 在基面上循环，创建一系列环形基面副本和管道，连接每个区域，并包含一个子程序用于计算与每个区域固定垂度相关的半径。

脚本运行前提

脚本运行需遵循以下限制：

• 基础曲面必须是“圆锥面”或“标准非球面”类型，不允许使用平坦表面；
• 基础表面可以是Lens实体或Custom Element的一部分；
• 如果更改了基础表面，则必须再次运行脚本以重新构造表面；
• 表面没有拐点，该脚本未设计为处理同一表面上的凹面和凸面。

FRED软件通过嵌入式脚本为用户提供了创建菲涅尔曲面的高效工具，从基面选择、参数设定到曲面生成，全流程操作清晰可控。该脚本适用于照明与成像系统中菲涅尔透镜元件的建模与分析。