Zemax课堂3 （优化）.ppt

Optimization
内容提要
Optimization概述
　Damped least squares
　Constraints
　Default Merit functions
　Operands
Optimization概述
optimization是ZEMAX最重要的功能之一。
optimization是通过改变光学系统中的结构参数（变量）的值，提高系统的成像质量。 这些变量可以是 surface curvatures, element and air-space thicknesses, tilt angles, etc.
用Operands定义Merit function，通过比较给定光学系统和满足所有设计要求的系统的MF值，来评价系统的好坏。
一般用迭代（iterative）的方法, 为变量选定一个起始点和一种优化算法，迭代地改变变量的值，以找出最小的MF值。
Local Optimization
这种近似与初始点的选择有关 ：如果起始点选在Region A or Region C, 则可以在x = a or x = c到达 local 最小值,而不是在x = b处的 global 最小值。
Local VS. Global Optimization
Local optimization：从给定的起始点，找到能够达到的最佳设计；上图中的a,b,c都是Local最佳设计值；
Global optimization：在一个范围内找到最佳设计。上图中只有b是Global 最佳设计值。
Optimization过程
Damped Least Squares(DLS)
DLS算法是所有光学设计软件中的基本优化算法。
　假定Merit function定义为如下形式：
　
式中W为操作数的权重的绝对值， V为当前值， T 是目标值，下标i是操作数的号码 (row number in the spreadsheet).
目标：找出x使MF的值最小。
Constraints
要约束某个量，可以有三种方法：
Solves：可以精确地对一些近轴特性进行控制。如在镜头的最后一个面设置axial ray angle solve为–，则可以使 f–number保持常数 5；
在 Merit function用操作数控制变量的范围:在Merit function中增加operand，控制某个量的最大值或最小值。如厚度＞10;
Constraint operands：控制Operand，使控制的量为定义的精确数值。
Common constraints
Lens 要有一定的size,cost,weight
Edge和center thickness必须为正
Minimum number of elements desired
加工制造尽可能简单
尽可能用便宜的材料
Default Merit functions