SYNOPSYS 光学设计软件课程三: PSD优化算法

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我们观察到,现代软件可以比透镜设计专家优化透镜的速度快数倍。 本课将展示这一点。

在理论家和“计算者”之间,透镜设计行业一直存在争议。 前者根据他们对像差理论的深入了解,努力了解他们的透镜去引导他们的设计。后者利用足够的光学理论去建立他们的目标 - 但随后将实现这些目标的工作转交给计算机。 我们认为,对于许多问题的解决结果,数据计算者可以超过理论家。这就是为什么理论家们去极力理解的东西不再重要的原因。

我们在这里提出一个设计方案,从一个非常初始的透镜作为初始结构,其透镜的所有表面都是平面,所有的厚度和空气间隔是相同的,所有的玻璃都在玻璃库上。 然后我们展示了一个好的优化算法,如何能够快速的将这个初始设计变成一个良好的设计。

这是我们的优化MACro。

创建优化宏:选择优化+设计搜索-> 优化 进行设置

定义变量-PANT文件:打开步骤 1 -> 选项 1。点击半径,选中ALL将所有的半径设为变量。点击距离,按住鼠标左键,将1-13的厚度设为变量。点击玻璃模型,选中所有将所有的玻璃设为变量。


打开步骤 1 -> 选项 2对话框,选择表面1 变量YP1。


打开步骤 2 -> 选项 1对话框,选择评价函数6。


打开步骤 2 -> 选项 5对话框,设置GIHT为33。

打开步骤 2 -> 选项 7对话框,选择AEC、ACC和ADT。




可以点击按钮直接进行优化。

也可以点击创建一个宏 按钮,生成宏将其命名为7.MAC。

运行这个宏,你会得到一个非常不同的透镜。

进一步修改优化宏:
①光线与孔径相关的权重减小为0.1。
②改善边缘视场的图像,将全视场权重从1改为 2。
③设定初始阻尼系数为1000。
④修改迭代次数。
⑤使用AI程序计算三个视场点的平均均方根光斑大小。

再次运行这个宏,就会看到优化后的镜头变化。

在CW中,您可以看到如下信息:

在本例中,光线与孔径相关的权重减小为0.1,您会得到一个不同的镜头,得分稍好一些,为0.00879156,这是另一个非常好的镜头,这个案例显示了一个重要的说法:当你从平行平面开始时,PSD算法可以去任何地方 - 起始点或要求的微小变化可以将它发送到不同的路径。

此时我们通常会运行模拟退火程序,点击顶部工具栏的按钮,起始温度55,冷却速率2,迭代次数50(55,2,50)。

1、点击3D Drawings,参数如下图所示,点击“Execute”按钮来渲染RSOLID绘图。注意,结束表面编号被设置为一个大数字(123),以包括所有的表面。这只是一个点击的方式来包含所有的表面,而不计算系统中确切的表面数量。

2、在“绘图中添加光线”对话框中,输入如下图所示的光线选区。在“单根光线”选择部分,我们指定在光轴上用红色绘制的一条光线。在“光线网格”部分,我们在光瞳模式栏中输入3,以指定从视场点-1和1出发的切向光线扇面,分别用蓝色和绿色绘制。

3、在“元件颜色”对话框中,我们可以选择自动颜色选项或使用UI(用户界面)中的数据字段指定颜色给不同的表面,如下所示。(给需要分配的颜色输入表面编号,用空格分开)

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