2021-09-14
77
Глобальный поиск Вы можете начать с очень грубой стартовой схемы. "Очень грубой" означает, что в схеме задано правильное число поверхностей, положение апертурной диафрагмы системы и сделан выбор исходных марок стекол. Должны быть определены поля (зрения) и длины волн. Вы также должны определить оценочную функцию (см. главу "Optimization" для детального ознакомления с этой процедурой). Очень грубая схема может состоять из плоскопараллельных стеклянных пластин и всего одного условия, наложенного на кривизну последней поверхности для контроля фокальной длины. Если такое условие не наложено и фокальная длина не контролируется, то исходная система должна иметь хотя бы примерно требуемую величину фокальной длины. Также необходимо определить переменные параметры. Исходная схема должна быть записана в файл перед началом глобального поиска.
ZEMAX использует стартовую величину фокального расстояния в качестве масштабирующего параметра, так что исходная схема должна иметь корректную величину фокального расстояния!
Из главного меню выберите команду Tools и из появившегося списка выберите команду Global Search (Глобальный поиск). В появившемся диалоговом окне (Global Search) высвечены четыре электронные клавиши: Start, Stop, Resume и Exit.
Выберите команду Start. Поиск начнется, хотя может показаться, что в течение нескольких минут ничего не происходит. ZEMAX будет перебирать различные комбинации параметров схемы из заданной Вами области их допустимых значений. После того, как будет найдено соответствие схемы установленному критерию, ZEMAX запишет схему в файл с именем GLOPT_01.ZMX. Затем цикл поиска повторится и будет произведена другая схема. Если эта новая схема будет иметь большую величину оценочной функции, чем предыдущая схема, то она будет записана в файл под именем GLOPT_02.ZMX. Если же новая схема будет иметь меньшую величину оценочной функции, чем предыдущая схема, то файл под именем GLOPT_01.ZMX будет переименован и получит новое имя GLOPT_02.ZMX, а новая схема будет записана под именем GLOPT_01.ZMX. Первые десять файлов, произведенных таким образом, записываются и сортируются в порядке от GLOPT_01.ZMX до GLOPT_10.ZMX. В правой стороне окна Global Search высвечиваются имена этих файлов вместе с соответствующим им величинами оценочной функции.
После того, как будет произведена одиннадцатая схема, ZEMAX сравнит величину ее оценочной функции с величинами оценочных функций первых десяти схем и расположит ее в соответствующем месте списка, переименовав все файлы в соответствии с их новым положением в списке из десяти лучших схем. Если новая схема будет иметь большую величину оценочной функции, чем схема под именем GLOPT_10.ZMX, то эта новая схема просто игнорируется. Циклы повторяются неограниченно. Каждый раз, когда будет произведена схема с меньшей величиной оценочной функции, чем у схемы под именем GLOPT_10.ZMX (наихудшее значение из записанных десяти), новая схема будет размещена в соответствующем месте таблицы, а схема GLOPT_10.ZMX будет исключена из списка. После того, как через список лучших десяти схем пройдут сотни различных схем (для чего может потребоваться оценка десятков тысяч различных схем), можно надеяться, что в результирующем списке будут находиться очень хорошие схемы или, по меньшей мере, многообещающие формы схем.
Алгоритм глобального поиска периодически возвращается к записанным десяти лучшим схемам с тем, чтобы проверить, нельзя ли их улучшить. Улучшенные схемы вновь возвращаются в список. Если это происходит, то старые схемы выбраковываются, если они имеют ту же основную форму, что и новая схема. Это позволяет сохранить в списке из десяти лучших схем некоторое разнообразие схемных форм. При ограниченном времени поиск алгоритм удаляет из списка многие хорошие схемы.
Для прерывания поиска нажмите на клавишу Stop. В зависимости от того, какую задачу в данный момент решает алгоритм, остановка процесса поиска может произойти мгновенно или для этого может потребоваться несколько секунд. После остановки работы алгоритма нажмите на клавишу Exit. Вы можете теперь обычным образом открыть любой из записанных файлов от GLOPT_01.ZMX до GLOPT_10.ZMX.
Команда Resume подобна команде Start, однако, по команде Resume сначала загружаются существующие файлы от GLOPT_01.ZMX до GLOPT_10.ZMX (значения их оценочных функций высвечиваются в диалоговом окне), а затем начинается новый поиск с того состояния, на котором он был закончен. Команда Resume не стирает первые десять файлов, в то время как команда Start стирает их и поиск начинается сначала. Если команда Resume дается, когда в редактор LDE загружен файл, совершенно не имеющий отношения к предыдущему глобальному поиску, то ZEMAX будет оптимизировать схему на основе текущих данных, загруженных в редакторы "Lens Date Editor" и "Merit Function Editor", но будет использовать соответствующие оценочные функции старых GLOPT-файлов для целей сравнения.
Глобальный поиск сам по себе редко позволяет найти глобальный оптимум. Это связано с тем, что алгоритм глобального поиска концентрирует свои усилия на нахождении новой, перспективной формы схемы, а не на поиске наилучшего из возможных решений для каждой отдельной формы. Эту последнюю задачу решает отдельный алгоритм под названием "Hammer Optimization", описание которого дано в следующем разделе.
