SYNOPSYS 光学设计软件课程三: PSD 优化算法

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课程三：PSD 优化算法

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。

AWT: 0OFF 67RLEID START FROM FLATUNI MMOBB 0 20 12.7    1  TH  5  GLM  1.6  50    2  TH  5  AIR    3  TH  5  GLM  1.6  50    4  TH  5  AIR    5  TH  5  GLM  1.6  50    6  TH  5  AIR    7  TH  5  GLM  1.6  50    8  TH  5  AIR    9  TH  5  GLM  1.6  50    10  TH  5  AIR    11  TH  5  GLM 1.6 50    12  TH  5  AIR    13  TH  5  GLM 1.6 50    14 TH 50 AIR    15APS 1ENDSTO 9PROJQUIETPANTVY 1 YP1VLIST RAD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14VLIST TH ALL EXCEPT 14VLIST GLM ALLENDAANTAECACCM 32 2 A GIHTGSR AMT 10 5 M 0GNR AMT 2 3 M .7GNR AMT 2 3 M 1ENDDAMP 1000SNAP 50SYNO 5SYNO 10SYNO 100LOUDPROJRMS M 0 600Z1 =FILE 1RMS M .5 600Z2 =FILE 1RMS M 1 600Z3 =FILE 1=(Z1+Z2+Z3)/3.0

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。

PANTVLIST RAD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 VLIST TH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 VLIST GLM 1 3 5 7 9 11 13 VY 1 YP1   ENDAANTAEC ACC GSR .5 10 5 M 0GNR .5 2 3 M .7GNR .5 1 3 M 1M 33 2 A GIHT ENDSNAPSYNOPSYS 20

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。

PANT VLIST RAD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14  VLIST TH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13  VLIST GLM 1 3 5 7 9 11 13  VY 1 YP1    END AANT AEC  ACC  ADT 7   0.1    1 GSR .1 10 5 M 0 GNR .1 2 3 M .7 GNR .1 2 3 M 1 M 33 2 A GIHT  ENDDAMP   1000 SNAP  20 SYNOPSYS 10SYNOPSYS 90RMS   M     0     600 Z1   =   FILE     1RMS   M     .5     600 Z2   =   FILE     1RMS   M     1     600 Z3   =   FILE     1=   (Z1 +   Z2   +   Z3)/3.0

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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来源：武汉墨光