概述

PSD算法

區(qū)域優(yōu)化算法

全局優(yōu)化算法

用PSD算法優(yōu)化7個平行平板

設(shè)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7章

PSD算法

pseudo second derivative（PSD)偽二階導(dǎo)數(shù)

是Donald Dilworth先生創(chuàng)作的一種優(yōu)化算法

與阻尼最小二乘法相比計算速度是10倍左右

優(yōu)化后成像質(zhì)量更好

詳情參考Donald Dilworth先生的論文《Automatic Lens Optimization: Recent Improvements》

PSD算法

Donald Dilworth對阻尼最小二乘（DLS）的擴展被稱為偽二階導(dǎo)數(shù)（PSD）方法。

該算法使用連續(xù)導(dǎo)數(shù)矩陣來近似二階導(dǎo)數(shù)矩陣，并使用它來計算每個變量的改進阻尼因子。促進和最佳設(shè)計相差甚大的的初始設(shè)計的收斂速度大幅提高。

Dilworth 的程序也有一個算法，如果一個初始的 鏡頭的光線發(fā)生了追跡失敗，可以在開始優(yōu)化之前進行自動調(diào)整修正。

PSD算法

PSD III算法的優(yōu)化速度是最快的 如圖中A曲線所示

Synopsys有世界上最 快的優(yōu)化算法

區(qū)域優(yōu)化算法

區(qū)域優(yōu)化算法中，SYNOPSYS 以標(biāo)準(zhǔn)模擬退火算法開始，但將其與 PSD 結(jié)合使其比其他程序中的模擬退火更有效。

Masaki Isshiki 的全局優(yōu)化與逃逸函數(shù)算法也已實現(xiàn)，但目前沒有足夠的經(jīng)驗與其他程序的實現(xiàn)進行比較。

SYNOPSYS 獨有的區(qū)域優(yōu)化功能是“自動元件 插入”和“自動元件刪除”，可在最佳位置插入或刪除鏡頭元件。

前一種算法的運行方式與 Florian Bociort 的鞍點 算法非常相似。

全局優(yōu)化算法

Dilworth 最近增加到 SYNOPSYS 的新全局優(yōu)化 算法 DSEARCH 和 ZSEARCH 令人印象深刻。

DSEARCH 從對鏡頭的粗略描述以及任何其他所 需約束開始，并產(chǎn)生幾個通常接近最終設(shè)計的候 選設(shè)計方案。

ZSEARCH 對變焦鏡頭做同樣的事情。即使設(shè)計人員不知道初始配置可能是什么樣，兩種算法都 可以提供良好的鏡頭設(shè)計。

初始條件

所有面都從平面開始

所有面的厚度和所有空氣間隔都是5 mm

后焦距50 mm

所有玻璃：折射率1.6，阿貝數(shù)50

物在無窮遠，全視場20度，入瞳直徑12.7 mm

高斯像高接近33 mm

光闌最初在表面1

可以改變光闌位置，所有曲率半徑、厚度，所有空氣間隔除了最后一面，玻璃特性。

執(zhí)行PSD優(yōu)化

點擊Open MACro按鈕 

選擇C7M1.MAC

點擊Open

讓我們來看看一個好的優(yōu)化算法 如何能夠快速將糟糕的設(shè)計變成 一個相當(dāng)不錯的設(shè)計

平行平板優(yōu)化后

再次優(yōu)化

將AWT: 0 改為AWT: 0.2，再次點擊Run按鈕。

AWT使每條光線有一個孔徑相關(guān)的權(quán)重，當(dāng)增加為 0.2時，靠近光瞳中心的光線權(quán)重比邊緣光線更重。

總結(jié)

Donald Dilworth 在他的程序 SYNOPSYS 光學(xué)設(shè)計軟件中包含的三類優(yōu)化算法做出了重要貢 獻：PSD算法，區(qū)域優(yōu)化算法，全局優(yōu)化算法。

AWT=0和AWT=0.2得到兩個不同的透鏡，兩個透鏡都很好。

這個例子表明：當(dāng)從平面開始時，PSD算法可以到任何地方，起始點或需求一個微小的改變可以到達不同的路徑。