最快的優化算法

                        SYNOPSYS?光學設計軟件

概述

設計一個衍射限制的相機：

典型的Petzval 相機設計，是一種由兩個分離的正群組透鏡組成的 照相機鏡頭（如下圖），原始設計要求要包含 8 片透鏡，但是因 為我們比較喜歡挑戰，所以我們將會試圖設計一個只含有 7 片透 鏡的設計。

一個更常見的問題是如何正確地識別商用玻璃類型的名稱。這兩個程序有廣泛的玻璃庫 ，但名字經常不同。因此，在導入.zmx 文件之后，最常見的用戶任務是編輯 RLE文件并 插入正確的glass 名稱。一個例子將說明其中一些問題。

設計要求

13 英寸的焦距

F/3.5.

視場角為±6 度

光譜范圍為 0.7–0.52 μm

總長度為 17.06 英寸

后焦距為 0.7 英寸

設置工作目錄

選擇Dbook工作目錄

參考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第38章

Dsearch優化

點擊 打開C38M1，點擊 

運行DSEARCH_OPT.MAC，點擊 

點擊 ，模擬退火(50,2,50)，結果如下：

ARGLASS 插入真實玻璃

這片透鏡十分的卓越，幾乎沒有二次色差。注意表面三上的冕牌玻璃材料透鏡。這個程序總是會找到這種減少二次色差的好辦法。接下來，我們將要使用 ARGLASS 插入真實玻璃。（首先保存鏡頭）打開MRG 對話框 ，選擇“Schott” 和“Sort”然后透鏡就會重新回到存在過多二次色差的狀態。這個程序將會通過 尋找與真實玻璃最相近的玻璃模型匹配玻璃然后優化結果。這經常很有效果。

GESEARCH

讓我們來看看 GESEARCH 能做些什么。回到保存的視圖，將優化程序 MACro 保存為 GSOPT.MAC，然后準備另一個 MACro：

在多次的優化和退火后得到的結果

GESEARCH結果

當運行GSEARCH 時，它會嘗試好幾個目錄，因為結果依賴于哪種玻璃最接近于透鏡中的 GLMs，當然兩者是不同的。打開MMF 對話框（MMF），選“Multicolor”，然后點擊 “Execute”。這片透鏡的MTF曲線見圖。這片透鏡的表現很明顯比起先的 Petzval 的設 計要好，而且只使用了7片透鏡——這已經足夠了。

總結

DSEARCH 回到了一個不同的設計——但是當真實玻璃插入到GSEARCH 后， 透鏡的質量就不再像原來那樣的好了。這種情況發生了。我們期望至少部分的玻璃模型在合適的屬性上和真實玻璃十分接近，但是這并不能保證上 述情況不會發生。但是仍然還是有另一個辦法想 DSEARCH 描述任務而且 值得一試。另一種嘗試的辦法是向RSTART 賦予一個與設定的 100 英寸不同的值。這同樣會探索設計樹的不同分支。

在準備這一步驟時，我們嘗試了好幾種參數組合包括 RT，ASTART 和 RSTART。每一種都得到了不同的結果，其中大多數都在 1/4 波長區域內， 也有一些不在這個區域內。這個是我們一直在追尋的任務的本質。正如 Kingslake 所說，“我嘗試了所有…”我們的算法總是可以找到最好的結 果固然是好事， 但是我們還沒能做到這個地步。然而，我們所有的工具都 已經讓人印象深刻，即使考慮到它們的局限性。我們正在虛擬一個非常大 且枝繁葉茂的設計樹， 這些工具可以在絕大多數的情況下找到一個完美的 設計。我們很好奇如果我們要求 DSEARCH 設計一個六片式透鏡。它可以 做的更好嗎？您可以自己去嘗試。

強大的功能是不是讓您躍躍欲試呢