2021-09-14
53
Есть несколько способов, позволяющих добиться максимальной эффективности алгоритмов глобальной оптимизации (как алгоритма глобального поиска, так и оптимизации "методом постукивания"):
1) Если это возможно, то установите апертурную диафрагмы системы на первую поверхность. Если входной зрачок Вашей системы находится внутри схемы, Вы можете моделировать это путем введения фиктивной первой поверхности для установки на ней апертурной диафрагмы, а затем использовать отрицательную толщину до поверхности 2. Это способствует улучшению выполнения процесса оптимизации, так как в таком случае для ZEMAX отпадает необходимость в постоянном вычислении положения входного зрачка. Вы можете сделать эту толщину переменным параметром, если это нужно. Этот способ плохо работает для систем, которым внутренне присуща дисторсия входного зрачка, например, - для широкоугольных систем.
2) Для контроля эффективной фокальной длины используйте, когда это возможно, вместо оператора EFFL функцию "marginal ray angle solve", контролирующую величину угла крайнего луча на последней стеклянной поверхности (marginal ray angle solve). Для вычисления оператора EFFL требуется трассировка одного дополнительного луча, что замедляет скорость вычисления оценочной функции. Кроме того, выбрасывание даже одного переменного параметра значительно уменьшает диапазон проблемы.
3) Используйте функцию "marginal ray height solve", контролирующую высоту крайнего луча (с установкой нулевой высоты луча) на последней толщине перед плоскостью изображения. Большинство схем хорошо исправлены на оси для зоны зрачка 0.7. Вы можете использовать также другие зоны зрачка, если Ваша интуиция подсказывает Вам это. Это условие гарантирует, что каждая новая схема, произведенная в процессе глобального поиска, будет сфокусирована, также как условие curvature solve, контролирующее кривизну последней поверхности, гарантирует правильную величину фокального расстояния. Эти два условия вместе могут улучшить выполнение глобального поиска на несколько порядков величины. При выполнении hammer-оптимизации эти два условия нужно снять и сделать кривизну и толщину последней поверхности переменными параметрами для создания возможности оптимальной фокусировки.
4) Используйте операторы MNCT и MNET. Эти операторы позволяют избежать получения отрицательных значений для центральной и краевой толщин линз. ZEMAX использует эти ограничения при поиске новых схемных решений для определения допустимой области изменения каждого переменного параметра. Если Вы не ограничите пространство возможных решений, то решения будут попадать и в недозволенную область.
5) Старайтесь сделать Вашу оценочную функцию как можно более простой. Часто бывает достаточно использовать только две или три окружности (rings) на входном зрачке при создании оценочной функции (См. главу "Optimization"). Вы всегда можете увеличить количество окружностей при проведении hammer-оптимизации.
6) Проводите по несколько длительных циклов глобального поиска; возможно, после первого цикла у Вас возникнет какая-либо новая идея по форме схемы, последующие циклы позволят обнаружить различные варианты многообещающих схем, а последний цикл - для гарантии, что разработанная Вами схема не может быть больше улучшена (для решения этой последней задачи, в частности, можно использовать hammer-оптимизацию).
7) При оптимизации стекол используйте лучше опцию substitute (заменяемость) вместо модели стекла, особенно при hammer-оптимизации. Нет большого смысла в проведении hammer оптимизации для схем, у которых используются модели стекол, так как в конце концов модели стекол придется заменить на реальные стекла и снова проводить оптимизацию схемы. Опция substitute очень полезна, особенно на последней стадии проектирования, когда форма схемы уже определена.
8) Вы можете снизить яркость Вашего монитора или совсем выключить его на время выполнения длительного, многодневного цикла глобального поиска.
9) Hammer-оптимизация может быть прервана и затем возобновлена вновь без значительной потери информации. При выполнении этого алгоритма каждая улучшенная схема автоматически записывается на диск.
10) Если прерывается выполнение алгоритма глобального поиска, то диалоговое окно, контролирующее этот процесс, должно закрываться перед тем, как будет начат новый поиск. При новом поиске список лучших файлов создается вновь, так что найденные в предыдущем поиске схемы будут утеряны, если они не были прежде скопированы Вами в файлы под другими именами!
Summary Заключение
Наконец, опять подчеркиваем, что алгоритм глобального поиска не всегда приводит к нахождению глобального оптимума для всякой частной задачи. Он очень хорош для поиска альтернативных схем, что очень утомительно делать вручную. Это очень мощное средство для пополнения Вашего набора приемов проектирования; он незаменим для развития навыков проектирования оптических систем.
Алгоритму глобального поиска присущ сильный случайный компонент, и поэтому его повторные выполнения не обязательно будут каждый раз приводить к одним и тем же решениям. Иногда новые решения будут хуже, иногда - лучше предыдущих, но обычно они отличаются друг от друга даже при выполнении циклов одинаковой длительности.
