优化概述(Optimization Overview)
OpticStudio提供的局部优化(或简称为"优化")功能非常强大,并且能够在给定合理的起始点和一组变量的情况下优化镜头设计。变量可以是曲率、厚度、玻璃材料、圆锥系数、参数数据、额外数据和任何多重结构数值数据。OpticStudio将使用阻尼最小二乘法或正交下降算法进行优化计算。这种算法能够优化由加权目标值组成的评价函数,这些目标值被称为"操作数"。OpticStudio中有几种不同的默认评价函数,在之后部分进行描述。使用评价函数编辑器可以很容易地改变这些评价函数。如需了解有关此过程的详细信息,请参阅"更改评价函数(Modifying the merit function)"。
优化需要三个方面的考虑:1)存在一个可被追迹的合理光学系统;2)对变量的规范说明;3)评价函数的设置。合理的系统意味着系统不是被松散定义的,即系统不会因为其设计构思较差而不能被优化算法优化至想要达成的系统设计(尽管有时存在例外)。可在不同的编辑器中定义变量(在后续内容介绍),并且系统内至少存在一个变量时,优化算法才能对系统进行改进。
本章节内所描述的优化功能内所使用的算法用于针对指定评价函数寻找"局部"最小值。然而,OpticStudio也能够寻找评价函数的"全局"最小值。全局最小值是评价函数的最低可能值,如果适当的选择评价函数,该值可能会是问题的最佳解。全局优化功能不适合初学者,而且也不适用于交互式设计。详细描述请参阅"全局优化(Global Optimization) "。
关于循环和系统
在优化过程中,"周期数"显示在本地和全局优化的对话框上,而"系统数量"仅显示在全局优化的对话框上(全局搜索和锤形)。这是因为,虽然系统数量可以指示在全局优化过程中已覆盖了多少解空间(否则该过程将无限期运行),但对于分析局部优化的性能而言,该数量并不是一个有意义的指标。系统数量增加1只表示OpticStudio计算了一组建议变量的评价函数,而周期数增加1则意味着优化器已经计算了多个系统的评价函数,并找到了在解空间中向局部最小值移动的路径。一个周期中包括的系统评估次数与变量数量有关;随着定义的变量越来越多,每个优化周期将需要包含更多的系统,从而增加了优化时间。
下一部分:
- 选择优化变量(Selecting optimization variables)
- 修改评价函数(Modifying the merit function)
- 操作数权重的注意事项(Notes on Operand Weights)
- 理解边界操作数(Understanding Boundary Operands)
- 执行优化(Performing an optimization)
- 定义复杂操作数(Defining complex operands)
- 优化变焦和多重结构镜头(Optimizing zoom and multi-configuration lenses)
- 优化公差灵敏度(优化概述)(Optimizing Tolerance Sensitivity (optimization overview))
- 用户定义的操作数(优化概述)(User Defined Operands (optimization overview))
- 优化建议(Suggestions for optimizing)
- 全局最优(The Global Optimum)
- 序列模式优化(Sequential Optimization)
- 全局优化(Global Optimization)