[已解决]Zemax优化过程中的疑问

风间琉璃

最近在尝试复原一些知网上的zemax光学设计，在优化过程中遇到了如下一些问题：

     通常在我们知道相关指标后 F数 焦距f，视场角2w，波长，像元尺寸，然后我是在ZEBASE初始机构里寻找，我都是比我原始数据要宽松的初始结构比如更小F数 更大视场角
然后通过缩放焦距。开始优化
1.是否在一开始时就要把全部曲率半径和厚度设为变量？这样算不算最优解？或者说有其他更行之有效的方式？
2.zemax 优化时 不能一气呵成，而是要逐步逼近，比如我要把F数3优化到2 ，我每次都是0.1递减 ，然后递减至2。当如果我有多个参数需要改变，比如视场角，波短都有差距，也需要逐步递减。那么我F数，视场角，波段优化是否有优先级顺序，才能最终逼近到最优解？
3.评价函数方式 我看很多网上实例是 先RMS+光斑半径 然后 PTV+波前， 这里是光学设计中普遍推荐这方式吗？还有其他最优解不？
4.是不是当评价函数写好 局部优化 再加入操作数优化 还是不能达标 ，才能最后采用锤型优化？
5.如果再局部优化后 MTF曲线还不平滑 是不是可以认为初始结构选取不当？

最佳答案

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sunnyshine

2024-9-17 18:00

1.可以全部设成变量，但厚度等也要有个范围，最优解还是得取决于你对于本身对于各参数的要求吧，这是一个可以权衡的过程
2.建议先将波段优化好，其次是F数和像高，视场角可以用raid操作数控一下
3.初始优化的时候，光斑半径比较大，用的是RMS+光斑半径，如果优化不动了，可以改成波前优化试试，并无最优解，只有最合适的方法
4.一般是局部优化+锤形优化交替进行，能够帮助跳出局部最优解，这才是zmx优化最重要的事情
5.不一定是初始结构不当，也可能是还没有优化好，MTF曲线一般都是最后看，前期先优化好各镜头主参数以及主要的几何色差。如果最后阶段mtf不平滑，可以用GMTF等操作数优化

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sunnyshine

1.可以全部设成变量，但厚度等也要有个范围，最优解还是得取决于你对于本身对于各参数的要求吧，这是一个可以权衡的过程
2.建议先将波段优化好，其次是F数和像高，视场角可以用raid操作数控一下
3.初始优化的时候，光斑半径比较大，用的是RMS+光斑半径，如果优化不动了，可以改成波前优化试试，并无最优解，只有最合适的方法
4.一般是局部优化+锤形优化交替进行，能够帮助跳出局部最优解，这才是zmx优化最重要的事情
5.不一定是初始结构不当，也可能是还没有优化好，MTF曲线一般都是最后看，前期先优化好各镜头主参数以及主要的几何色差。如果最后阶段mtf不平滑，可以用GMTF等操作数优化

sunnyshine

sunnyshine 发表于 2024-9-17 18:00
1.可以全部设成变量，但厚度等也要有个范围，最优解还是得取决于你对于本身对于各参数的要求吧，这是一个可 ...

针对1做补充说明：比较常用的一种优化方案是将优化分为三轮,第一轮是曲率半径的优化;第二轮是曲率半径和部分厚度的优化;第三轮是曲率半径、部分厚度以及部分材质的锤形优化

金木研

其实有个很重要的一步，你选的初始结构指标基本上会和你需要的指标有点偏差，初始结构可能是很适合它那个指标，但是优化成你需要的指标后需要增删玻璃跳一下极值才能到达“全局”最小值，否则很可能只能到“全局”次小值。

风间琉璃

sunnyshine 发表于 2024-9-17 22:29
针对1做补充说明：比较常用的一种优化方案是将优化分为三轮,第一轮是曲率半径的优化;第二轮是曲率半径和 ...

我有个疑问了，这里我看确实网上有很多案例，是先优化曲率半径，然后再把厚度和曲率半径一起选为变量，最后再锤型优化。但其实我最近在复现的过程中基本上都是曲率半径和厚度全部设为变量开始优化，请问这样和先优化曲率半径有什么区别呢？

风间琉璃

金木研 发表于 2024-9-18 13:41
其实有个很重要的一步，你选的初始结构指标基本上会和你需要的指标有点偏差，初始结构可能是很适合它那个指 ...

这里我也尝试过增加和删除玻璃，但经常会遇到一个问题，评价函数无法计算，可能是结构太过粗糙，但也不知道该怎么朝一个明确的方向去优化

sunnyshine

风间琉璃 发表于 2024-9-18 21:27
我有个疑问了，这里我看确实网上有很多案例，是先优化曲率半径，然后再把厚度和曲率半径一起选为变量，最 ...

引用我最近看到的一本书：将所有的变量放开,对初始结构而言,无异于将小孩置于一个复杂的多维迷宫中,然后交给它一个寻找出口的任务。过多的独立变量太早加入优化容易混淆视线。降低迷宫的维度,数学上来说就是减少变量的数量。所以刚开始减少优化的变量，会更有利于将结构导向正确的方向。