最快的優化算法

                             SYNOPSYS?光學設計軟件

我們將進行一項高級的鏡頭設計任務，該任務將利用您在 前幾章中學到的許多強大工具。

鏡頭要求在0.38-0.9μm 的波長范圍內工作，鏡頭F/#為0.714。 其他要求： 1. 物距無限遠，0.8 度半場，1.26 毫米半孔徑。 2. 光譜范圍0.38 - 0.9 微米。 3. F/number 0.714。 4. 總長小于25 毫米。 5. 畸變校正良好。 6. 像方遠心。 7. 沒有羽狀邊緣，中心厚度不超過 8 毫米。

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35章

Dsearch優化

我們預估要達到設計要求，可能需要十片透鏡，但是想逐步增加透鏡數量。 設DSEARCH 的輸入，搜索八片透鏡的結構。 這將為您提供一些潛在的初始結構，一旦知道進度的情 況，就可以根據需要增加設置。 由于光譜范圍很寬，因此請設定五個波長而不是設置常 用的三個波長，以避免中間波長處的大焦點誤差。運行MACro（C35M1），模擬退火 （50,2,50）

GSEARCH準備

色差校正是一項大挑戰，下一步是找到一些有可能制造寬光譜的玻璃。 我們將通過兩種方式做到這 一點：首先使用超消色差理論，然后通過讓 GSEARCH 自動發現玻璃的組合。 保存此版本，以便后 面可以再次調用： STORE 1 接下來，創建兩個文件。第一個是一個普通的優化文件。使用 DSEARCH 創建的宏，只需稍微編輯 一下:如果任何組合最初都不追跡(很可能追跡)，請優化程序運行自動 ray-failure 修復例程(C35M2); 折射率的大變化會使光線向不同的方向發射，從而導致失敗): 

GSEARCH優化

將C35M2使用名稱 GSOPT.MAC 保存，然后創建第二個 MACro（C35M3），優化 GSEARCH ，經過優化和模擬退火后

進一步優化

這是一個相當不錯的設計，因為超消色差理論只適用于超薄透鏡，而這些透鏡顯然并不薄 。看看如果 GSEARCH 自己找到玻璃會發生什么。 回到您保存的版本，然后編輯您的 MACro，以便 GSEARCH 搜索光明玻璃庫中三個玻璃最接近的組合，而不是我們在上面 選擇的三個玻璃的組合（注意 SKIP 指令，它忽略了 EOS 命令行的輸入; 使用NEAREST 選項時，USE 指令不適用）：

精簡刪除鏡片 

結果更好。GSEARCH不使用薄透鏡假設，而使用超消色差理論的數值方法。 這 種方法可以超越傳統的技術方法。 這款鏡頭基本上是完美的。 但是：我們可以用更少的透鏡來實現嗎？ 使用自動 透鏡刪除功能很容易找到可以被刪除的透鏡。 使用模型玻璃返回您保存的版本， 并在優化MACro (C35M2)的頂部添加一個新行： AED 3 QUIET 1 16.

MTF圖 

讓我們看看 MTF 在這個視場的情況。 鍵入 MMF，選擇“多色”，然后單擊“ 執行”。

后焦VS波長圖 

讓我們看看后焦位置與波長的函數有多穩定。 輸入 AI 句子 STEPS = 100 PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9

總結

我們還試著讓DSEARCH 尋找一個七片式透鏡組，而不是像上面那樣找到一個八片式透 鏡組，然后用AED 刪除一片透鏡。很難預測在混亂的設計樹中哪條路徑會是最好的，而 我們所能做的就是不斷嘗試。我們嘗試了幾種透鏡，并將它們與 Ohara 玻璃庫匹配。 還 有其他我們可以嘗試的事情。如果 7 片透鏡的結果不夠好，我們可以嘗試自動插入透鏡，添加一行命令

AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 

光學設計，是個靈活的過程，只有多去嘗試不同的路徑，才會更有可能設計出更好的設計出來。